一种镍电解槽阴极板多通道电位测试系统及测试方法

本发明涉及有色金属领域，具体是涉及一种镍电解槽阴极板多通道电位测试系统及测试方法。

背景技术：

1、电解镍广泛应用于镍电池、合金工具、金属防锈、以及核工业等领域，为了满足这些领域对镍的数量和质量，通常在隔膜槽中，通过电解精炼生产纯镍。镍电解车间一般采用的是硫化镍阳极电解精炼工艺生产镍产品，镍电解车间内分布着数量众多的镍电解槽，阴阳极导电铜棒间隔交错分布在镍电解槽的槽面上，并通过镍耳悬挂着对应极性的若干个镍板，相邻阴极板的极板中心距普遍较小,两相邻阴极板的中间通过镍耳悬挂阳极板。阴极板上电位的不同，最终会导致阴极板上析出镍的纯度和和质量不佳，因此需要对阴极板上的电位进行实时检测。传统的人工检测方法耗时耗力，并且镍电解车间存在温度较高、环境恶劣、实际测量困难等问题。

技术实现思路

1、发明目的：针对以上问题，本发明提供一种检测成本低、检测效率及精度高的镍电解槽阴极板多通道电位测试系统及测试方法。

2、技术方案：为解决上述问题，本发明采用一种镍电解槽阴极板多通道电位测试系统，包括镍电解槽、电位测量装置，所述镍电解槽中设置若干阴极板和与阴极板面对面设置的绝缘板，所述绝缘板上固定连接有若干伸缩气缸，所述伸缩气缸的执行端设置有电极线，电极线与电位测量装置连接，当伸缩气缸的执行端伸出时，电极线接触阴极板，通过电位测量装置检测此处的电位数据。

3、进一步的，所述电位测量装置包括万用表和通道切换器，所述通道切换器包括与台式万用表连接的单片机、与单片机连接的若干微型继电器，所述单片机通过串口芯片和usb接口与上位机连接，若干伸缩气缸上设置的电极线与微型继电器连接，所述通道切换器用于切换万用表测量的电位数据点。上位机部分包括主机、显示器。

4、进一步的，所述通道切换器实现20组测量通道的切换。选择一组通道与台式万用表接通，实现通道切换的功能。该通道切换器可由上位机程控，包括手自动两种运行模式。电磁阀、中间继电器、针型气缸各使用20个，每组连通构成一个测试通道，最多可测量20组点位数据。

5、进一步的，使用空压机作为气源装置，并由空气减压过滤器作为压力控制元件，将压缩空气的压力调整为合适值，控制伸缩气缸。伸缩气缸作为执行元件，该气缸固定在电解槽中的绝缘板上，前端正对电解槽中待测的阴极板。气缸前端螺母夹带电极线伸出接触极板接通电路或退回原位断开。

6、进一步的，所述空气减压过滤器和伸缩气缸之间设置电磁阀组，电磁阀组包括若干电磁阀，每个电磁阀与伸缩气缸一一对应，所述电磁阀组与plc控制系统连接，使用西门子plc的实现系统的电气控制。plc的端口连接电磁阀组，通过设定的plc程序控制电磁阀组的开闭。该plc可由上位机程控。

7、进一步的，所述空压机、空气减压过滤器、plc控制系统、通道切换器、万用表、微型继电器、电磁阀组均安装于控制柜中。

8、进一步的，采用pc主机作为上位机，基于labview可视化编程软件实现通道切换器、plc控制系统的控制，及万用表采集数据的存储。

9、进一步的，上位机中的labview可视化编程软件与plc控制系统通过opc通信，使用pc-ppi电缆连通，pc端为usb接口；上位机中的labview可视化编程软件与万用表通过visa协议通信，pc与万用表端均为usb接口；上位机中的labview可视化编程软件与通道切换器通过visa协议通信，pc为usb接口，通道切换器端采用usb转ch340串口形式通讯。使用labview软件编写该系统的人机交互界面，可实现对plc输出口的手动控制及运行状态显示；对通道切换器的手动与自动控制及运行状态显示；对台式万用表中读数的显示；显示系统实时时间。

10、本发明还采用一种上述镍电解槽阴极板多通道电位测试系统的测试方法，包括以下步骤：

11、(1)控制一个伸缩气缸伸长，同时控制通道切换器切换检测通道，使万用表检测对应伸缩气缸的电位数据；

12、(2)对采集的数据进行处理并存储；

13、(3)控制伸长的伸缩气缸收回；

14、(4)控制其他伸缩气缸中的一个伸长，并对应切换检测通道，返回步骤(2)，直至所有伸缩气缸均伸长进行了检测；

15、(5)根据存储的数据进行分析。

16、进一步的，所述步骤(1)中，通过上位机中的labview可视化编程软件编写人机交互界面，通过plc控制系统控制伸缩气缸伸长，labview可视化编程软件与plc控制系统通过opc通信的控制方法，包括以下步骤：

17、s1：在上位机上安装labview可视化编程软件、labview可视化编程软件的附加软件opc server以及micro/win软件；

18、s2:通过串口和附加软件opc server访问s7-200的数据，使用micro/win软件编写程序并将程序下载到plc中，使用串口访问plc时，即使访问plc中的某一位，也要使用byte类型，如果使用bool类型，则在opc server中的值不会发生变化，布尔和字节是两个不同的数据类型，布尔是一种逻辑数据类型，只有两个可能的取值：true和false，字节是一种整数数据类型，通常用于表示8位二进制数字，取值范围为0到255，因此在上位机程序中为了数据类型统一先用布尔值至(0，1)转换命令将布尔按钮转换为了u8(8位整型)数值；

19、s3:使用附加软件opc server建立标签并在labview可视化编程软件中访问；

20、s4:在labview可视化编程软件的项目中新建一个i/o服务器，选择注册的opc服务器，并完成绑定变量的创建；

21、s5:测试plc控制系统与labview可视化编程软件能否通过opc协议通讯，保证上位机与所述plc控制系统在同一局域网。

22、有益效果：本发明相对于现有技术，其显著优点是该新型的检测系统通过伸缩气缸接触阴极板，明显解决了测量困难的问题，并提高了检测精度，保证了检测人员的安全，该系统具有检测成本低、检测效率及精度高、自动化程度高的特点。

技术特征：

1.一种镍电解槽阴极板多通道电位测试系统，其特征在于，包括镍电解槽(100)、电位测量装置，所述镍电解槽(100)中设置若干阴极板(101)和与阴极板(101)面对面设置的绝缘板(103)，所述绝缘板(103)上固定连接有若干伸缩电极(104)，所述伸缩电极的执行端设置有电极线，电极线与电位测量装置连接，当伸缩气缸的执行端伸出时，电极线接触阴极板，通过电位测量装置检测此处的电位数据。

2.根据权利要求1所述的镍电解槽阴极板多通道电位测试系统，其特征在于，所述电位测量装置包括万用表(6)和通道切换器，所述通道切换器包括与台式万用表连接的单片机(7)、与单片机连接的若干微型继电器(8)，所述单片机通过串口芯片和usb接口与上位机连接，若干伸缩电极上设置的电极线与微型继电器连接，所述通道切换器用于切换万用表测量的电位数据点。

3.根据权利要求2所述的镍电解槽阴极板多通道电位测试系统，其特征在于，所述通道切换器实现20组测量通道的切换。

4.根据权利要求2所述的镍电解槽阴极板多通道电位测试系统，其特征在于，使用空压机(10)作为气源装置，并由空气减压过滤器(11)作为气压控制元件，将压缩空气的压力调整为合适值。

5.根据权利要求4所述的镍电解槽阴极板多通道电位测试系统，其特征在于，所述空气减压过滤器(11)和伸缩电极(104)之间设置电磁阀组，电磁阀组包括若干电磁阀(9)，每个电磁阀(9)与伸缩电极(104)一一对应，所述电磁阀组与plc控制系统(3)连接，所述plc控制系统(3)用于控制电磁阀组中电磁阀的开闭，进而控制伸缩电极(104)。

6.根据权利要求5所述的镍电解槽阴极板多通道电位测试系统，其特征在于，所述空压机(10)、空气减压过滤器(11)、plc控制系统(3)、通道切换器的单片机(7)、万用表(6)、微型继电器(8)、电磁阀组均安装于控制柜中。

7.根据权利要求5所述的镍电解槽阴极板多通道电位测试系统，其特征在于，采用pc主机作为上位机，基于labview可视化编程软件实现通道切换器、plc控制系统的控制，及万用表采集数据的存储。

8.根据权利要求7所述的镍电解槽阴极板多通道电位测试系统，其特征在于，上位机中的labview可视化编程软件与plc控制系统通过opc通信，使用pc-ppi电缆连通；上位机中的labview可视化编程软件与万用表通过visa协议通信；上位机中的labview可视化编程软件与通道切换器通过visa协议通信。

9.一种基于权利要求2所述的镍电解槽阴极板多通道电位测试系统的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的测试方法，其特征在于，所述步骤(1)中，通过上位机中的labview可视化编程软件编写人机交互界面，通过plc控制系统控制伸缩气缸伸长，labview可视化编程软件与plc控制系统通过opc通信的控制方法，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种镍电解槽阴极板多通道电位测试系统，包括镍电解槽、电位测量装置，所述镍电解槽中设置若干阴极板和与阴极板面对面设置的绝缘板，所述绝缘板上固定连接有若干伸缩性电极阵列(由特殊耐酸耐碱耐腐蚀的针型气缸组成)，所述伸缩电极的执行端设置有电极线，电极线与电位测量装置连接，当伸缩电极的执行端伸出时，电极线接触阴极板，通过电位测量装置检测此处的电位数据。该新型的检测系统通过伸缩气缸接触阴极板，明显解决了测量困难的问题，并提高了检测精度，保证了检测人员的安全，该系统具有检测成本低、检测效率及精度高、自动化程度高的特点。

技术研发人员：吴自豪,朱艳梅,吴明亮,朱盛杰,张来喜
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22