氧化铝浓相_超浓相贮运自动控制系统的研制

第25卷第1期

1999年3月甘　肃　工　业　大　学　学　报JournalofGansuUniversityofTechnologyVol.25No.1Mar.1999氧化铝浓相、(,)3

PLC的氧化铝浓相、超浓相贮运综合计算机自,为电解铝行业提出了一种节能降耗、、改善环境和提高生产效率的有效控制方法.

关键词　氧化铝贮运　浓相　超浓相　计算机自动控制系统　研制

分类号　TP273

铝电解的生产过程控制系统,主要由氧化铝输送及电解槽的控制两大部分组成.而氧化铝的输送自动控制系统一般包括由卸料站到车间日用储罐和由日用储罐到各电解槽上料箱两部分.其中,前者为氧化铝远距离输送控制,并且在输送过程中,还要求将氧化铝自动分配到各槽上料箱中去.

我国目前各铝厂氧化铝输送基本上采用皮带输送、稀相输送和天车加料相结合的方式,这种方式自动化程度低,输送效率低下,能耗高,对设备损耗大.由于氧化铝严重飞扬,一方面造成原料浪费,另一方面污染环境,还经常破坏电解槽的工艺制度.因此,为了解决这些缺陷,必须对氧化铝贮运过程进行计算机控制,使其实现浓相、超浓相自动输送.

1　氧化铝浓相、超浓相输送工艺及控制要求

贮运工艺过程流程简图如图1所示.由铁路专用线运来的氧化铝原料分别贮存在1#8000t仓和2#8000t仓中.

从流体动力学中知,当采用气力输送原理进行氧化铝粉末输送时,氧化铝粉末空隙率小于0.8时的氧化铝输送过程叫做浓相输送[1].而采用潜在流化原理使氧化铝粉末变成假流体的输送过程叫做超浓相输送[2].

氧化铝贮运工艺过程共有开关量DI592点,开关量DO160点,模拟量AI12路.按现场情况及输送方式,可分为浓相输送与超浓相输送.

1.1　氧化铝贮运工艺1浓相输送工艺

采用浓相输送的工艺过程主要有以下16种输送工艺过程:1)1#8000t仓→1T#压力罐→1#800t仓;2)1#8000t仓→2T#压力罐→1#800t仓;3)1#8000t仓→1T#压力罐→2#800t仓;4)1#8000t仓→2T#压力罐→2#800t仓;5)2#8000t仓→1T#压力罐→1#800t仓;6)2#8000t仓→2T#压力罐→1#800t仓;7)2#8000t仓→1T#压力罐→2#800t仓;8)　　收稿日期:1998207228　　第一作者:男,1966年生,工程师

3甘肃省科技攻关项目

第1期　　　　　　　　李晓斌等:氧化铝浓相、超浓相贮运自动控制系统的研制 63

图1　贮运工艺过程流程简图

2#8000t仓→2T#压力罐→2#800t仓;9)1#8000t仓→1T#和2T#压力罐→1#800t仓和2#800t仓;10)2#8000t仓→1T#和2T#压力罐→1#800t仓和2#800t仓;11)1#800t仓→1D1#压力罐→1#200m3仓;12)1#800t仓→1D2#压力罐→1#200m3仓;13)1#800t仓→1D1#和1D2#压力罐→1#200m3仓;14)2#800t仓→2D1#压力罐→2#200m3仓;15)2#800t仓→2D2#压力罐→2#200m3仓;16)2#800t仓→2D1#和2D2#压力罐→2#200m3仓.

1.2　氧化铝贮运工艺2超浓相输送工艺

采用超浓相输送的工艺过程主要有以下6种输送工艺过程:1)1#200m3仓→121#风机→电解槽料箱(1#电解槽);2)1#200m3仓→122#风机→电解槽料箱(2#电解槽);3)1#200m3仓→121#和122#风机→电解槽料箱(1#和2#电解槽);4)2#200m3仓→221#风机→电解槽料箱(3#电解槽);5)2#200m3仓→222#风机→电解槽料箱(4#电解槽);6)2#200m3仓→221#和222#风机→电解槽料箱(3#和4#电解槽).

1.3　控制要求

本系统浓相输送控制分布于1000m×500m区域内,共有DI416点,DO112点,AI12路.超浓相输送分布于100m×100m区域内,共有DI176点,DO48点.由于各测控点分散,而电解车间又具有几万高斯的电磁场,因此,控制要求如下:1)实现自动控制,手动控制仅用于维护;2)抗强电磁场干扰;3)显示各系统工艺流程图、压力棒图和趋势图,能进行声光报警等;4)记录产量、现场数据、报警位置和类型等.

2　系统控制方案及硬件构成[3]

依据氧化铝浓相、超浓相贮运工艺及控制要求,系统的控制方案及硬件构成如图2所示.

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图2　系统的控制方案及硬件构成

2.1　系统的控制方案

依据目前国内外普遍采用的工业过程计算机控制系统的特点及本系统工艺的特殊要求,研制时,选择了以Rockwell Allen2BradleyPLC25 L40B为下位机,并带3个远程子站S1,S2和S3,以及以PC总线工业过程计算机(Advantech)为上位机的形式.此形式适合于DI DO较多,AI .AO较少,干扰较强的场合,可组成集中或分散式控制系统

按照不同的工艺途径,3个远程控制子站为:S1控制从8000t仓到800t仓的贮运过程,

######S2控制从1800t仓到1和2电解槽料箱的贮运过程,S3控制从2800t仓到3和4电解

槽料箱的贮运过程.

2.2　系统硬件构成

系统硬件构成可分为三部分:上位管理工业控制计算机系统,下位控制PLC25系统,现场检测、执行控制系统.

2.2.1　上位管理系统

主要由Advantech 工业控制计算机,21寸彩显,17842KTX通讯接IPC2610 PCA26157

口卡,在线UPS,打印机,净稳,联想586计算机等构成.

2.2.2　下位控制PLC25系统

按照工艺要求,将控制系统分为1个总站和3个子站(S1,S2,S3).

1)控制总站硬件构成:(1)CPU单元:PLC25 L40B,RAM48K,可扩展EEPROM64K;(2)DI模块:17712I块,4块;(3)DO模块:17712块,1块;(4)机架:BD,16路 OBD16路

17712.A2B,8槽,1块;(5)电源:17712P7,7A,1块

2)S1,S2,S3控制子站硬件构成:(1)适配器:17712ASB,3×2块;(2)电源:17712P7,7A,3×2块;(3)DI模块:17712I块,3×11块;(4)DO模块:17712块,3BD,16路 OBD,16路

第1期　　　　　　　　李晓斌等:氧化铝浓相、超浓相贮运自动控制系统的研制 65 ×3块;(5)AI模块:17712IFE 块,3×1块;(6)机架:17712.C,16路 A2B,8槽,3×2块

2.2.3　现场检测、控制系统

现场检测、控制系统共有45台就地电机、阀门控制箱及动力配电箱组成,测,并控制各执行机构.

3　系统的通信及软件

3.11)NETLINK通信方式,这种通信在令牌传输协议下工作,115.2kB,传输距离为1524m.同时,DHNETLINK还可与其它

.PLC,通信协议可通过6200FORWindows软件进行修改

2)下位机与各子站的通信主要通过PLC25 L40B与各子站适配器17712ASB采用扫描方式进行通信,数据传输波特率设计为57.6kB,传输距离为3048m,通信协议可通过6200

.FORWindows软件进行修改

3.2　软件设计

1)系统软件设计选用的软件平台有Windows95,Office97,6200FORWindows,

.Rsview32,WintelligentLINK和DBASE 等

2)系统工艺过程控制软件设计可分为:

(1)在已选好的软件平台上进行组态,包括CPU,各子站,DHNETLINK通信协议,监控显示格式,各I O赋名和定义标签等;

(2)组态完成后,按工艺过程控制要求在已选好的软件平台上进行编程,并组态各种显示画面,包括模拟图、棒图、趋势图、报警图和产量统计表等.已组态的S1子系统图如图3所示.

这里以S1子系统中第一种工艺为例说明:1#8000t仓→1T#压力罐→1#800t仓.

其工艺过程控制如下:

①程序初始化及自检

首先将各系统电源开关接通,程序自动进入初始化及自检状态,如有不正常状态(包括阀门未关到位、某一路电源未送上等),打印机将自动记录,CRT可进行故障报警及显示.

②通过操作台面板选择输送方式

(或),系统(SA6)选择首先将SA1L开关选择到“1T#”,然后选干燥器(SA3)至“1#”“2#”

到“自动”.键下S1系统“启动”按钮,则系统将自动从1#8000t仓经过1T#压力罐输送到1#800t仓.其余21种工艺输送方式操作与此类似.

③工艺过程介绍

当完成①,②两步以后,程序首先检查1#800t仓料位.如果料位在高料位以上,则停止打料.如果在高料位以下,则判断是否在低料位以下.如果在低料位以下,则检查进口压力

.如果SP102压力到,SP102.如果SP102压力不到,则等待30min,之后若还不到,则停止程序

则检查贮气罐出口压力SP101.如果SP101压力不到,则程序复位;如果SP101压力到,则开始打料.

首先启动1#8000t仓顶除尘器S1101和S1102,关闭S1705和S1706两只进气阀,打开S1703和S1704,开到位后,启动风机S1103,然后判断风机出口压力SP103.如果压力不到,去

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图3　组态的S1子系统图

报警;如果压力到,启动1#800t仓顶除尘器S2101,接着打开S1700,S1707和S1708,启动干燥器S1104或S1204,判断1T#压力罐低料位SL105.如果在低料位以下,则进入1T#压力罐打料子程序;如果在低料位以上,则进入1T#压力罐向1#800t仓打料子程序.

1T#压力罐向1#800t仓打料过程:首先判断1T#压力罐内压力(S106)是否够,若不够,则打开3#阀S1711,待压力够后,关闭3#阀.然后打开4#阀S1712,5#阀S1713和6#阀S1714向1#800t仓打料.同时通过S107检查是否堵管,若堵管,则关闭4#和6#阀,打开5#阀

#.S1713,待不堵后继续向1800t仓打料

1#8000t向1T#压力罐打料过程:首先打开7#,8#阀S1715,S1716卸压,然后打开1T#

###V1阀S1701,1和2阀S1709,S1710,待打到1T压力罐高料位SL104以后,计数一次,并关

闭S1709,S1710,S1701,S1715,S1716.然后从1T#压力罐向1#800t仓打料.

4　系统抗干扰设计

本系统干扰主要来源有:电解车间电解槽的强大电磁场供电电源,信号长距离传输带来的干扰等.

4.1　系统硬件抗干扰措施

1)采用双绞屏蔽线,单端接地;

第1期　　　　　　　　李晓斌等:氧化铝浓相、超浓相贮运自动控制系统的研制 67 2)控制系统用计算机标准机房及地线;

3)采用美国Rockwell公司三芯专用通讯电缆;

4)采用57.6kB波特率,距离可达3048m;

5)PLC25 L40BCPU6)模拟量AI采用差分输入方式;

7)采用交流净化电源供电, .

4.211217712IFE C,采用算术平均滤波方法,并控制每个压力罐的6#;

2)程序采取复执技术:在程序执行过程中,一旦发现现场故障或错误,就重新执行被干扰的先行指令若干次,若复执成功,说明为干扰,否则输出软件失败(Fault)或声光报警.可通过CPU状态菜单进行查询;

3)对易形成抖动的检测或控制回路,采取保护子程序;

4)对死循环作处理:死循环主要通过程序判断出是由主要故障造成的还是由次要故障造成的.由主要故障造成的则自动停机处理,由次要故障造成的可通过子程序处理.这些故障是依据现场设备、.CPU组态及状态菜单进行观察的

5　结论

氧化铝浓相、超浓相贮运综合计算机自动控制系统的研制成功,从根本上解决了我国此类系统依靠国外的局面.经过近一年的运行表明,该系统技术先进、设计合理、功能完善、界面友好、稳定可靠,从节能降耗、提高产量等方面,可为该厂铝电解生产每年节资一千多万元.该系统还为用户预设了多个DH网链口及MIS级的以太网口,有推广应用的价值.

参　考　文　献

1　王　勇.浓相输送技术.轻金属,1994(1):15～19

2　马成贵.氧化铝超浓相输送技术.轻金属,1994(10):28～31

3　何克忠,李　伟.计算机控制系统.北京:清华大学出版社,1998.297～369

Developmentofanautomaticcontrolsystemoflumina

densephaseandhyperdensephasestorageandcovey

LiXiaobin,YuanZhanting,YangZhi

(Dept.ofElectricalandInformationEngineering,GansuUniv.ofTech.,Lanzhou　730050)

Abstract　Thecontrolplan,ahardwarecompositionandsoftwaredesignofasyntheticcomputerautocontrolsystemofdensephaseandhyperdensephasestorageandconveyarediscussedbasedonindustrycontrolcomputeranddistributedPLC.Aefficientcontrolmethodofeconomizingenergy,reducingconsumption,reducingpollution,improvingenvironmentandimprovingproductivityforthetradeofaluminumconvey.

Keywords　aluminumstorageandconvey,densephase,hyperdensephase,computerautomaticcontrolsystem,development

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/zsf4.html