控制系统技术协议

附件1

1、总则

1.1 本技术协议书适用于xx公司计算机站槽控制系统改造项目300KA电解槽控制系统。它提出了该设备的功能设计、结构、性能、安装和试验等方面的技术要求。该技术协议需方提供以高效节能型铝电解工艺技术以“五低-三窄-一高”（即：低温、低过热度、低氧化铝浓度、低槽电压、低阳极效应系数、高电流密度、窄物料平衡工作区、窄热平衡工作区、窄磁流体稳定性调节区、高阳极电流密度）为主要特征，以“五低”追求电解过程的高电效、低电耗和低排放，以“三窄”追求电解过程的平稳性和电解槽长寿命，以“xx”追求电解过程强化，体现了以企业综合效益为最优的最新工艺思想。智能多环协同控制技术提出了电解槽处于高电流密度与低工作电压相结合的“极端”工作条件下的多目标（高电效、低电耗、低排放、高稳定）综合优化函数构造方法；提出了基于多目标综合优化的电解槽多参数临界状态（包括临界极距、临界过热度和临界氧化铝浓度）动态智能辨识的思想与方法；并提出了基于多目标综合优化、多参数临界状态动态智能辨识的智能多环（物料平衡控制环、热平衡控制环和稳定性控制环）协同优化与控制的思想与方法。

1.2 本技术协议书提出的是最低限度的技术要求，并未对一切技术细节作出规定，也未充分引述有关标准和协议的条文，供方提供符合本协议书和工业标准的优质产品。

1.3 本技术协议书所使用的标准如遇与供方所执行的标准不一致时，按较高标准执行。

1.4 本技术协议书经供、需双方确认后作为订货合同的技术附件，与合同正文具有同等的法律效力。

1.5 本技术协议书未尽事宜，由供、需双方协商确定。

2 控制系统结构简述

xx公司300KA铝电解槽控制系统，遵循经济、实用、先进、可靠、高效的原则，采用“槽控机—上位机体系—网络监控体系”三级网络管控一体化控制方案。每一台电解槽配备一台槽控机作为控制级，它具有独立进行槽电压和系统电流采样的能力，并对铝电解槽的物料平衡和热平衡的快速变化过程实时地进行控制；现场槽控机的信息经过现场CAN—Ethernet网络转换器（CAN以太网转换器）进行协议转换，从CAN总线协议转化为工业以太网协议，转换后的信息经光纤发送到计算站机房上位机体系。计算机站中配备以接口机和数据库服务器为主体的上位机体系作为过程监控级，对各槽控机的运行过程进行监控并完成生产管理功能。接口机、服务器、网络客户机间采用以太网通讯。网内授权客户机可通过管理

局域网访问数据库服务器，实现远程铝电解监控信息根据权限级别访问。

电解现场将276台槽控机分成6条CAN总线连接，每1条CAN总线接在一个CAN-Ethernet网络转换器上，CAN-Ethernet网络转换器上共有2个CAN总线接口，预留一个CAN总线接口作为冗余接口，以保证系统运行的可靠性。

1) 控制级

现场配置槽控机276台，实现对槽电压和系列电流的采样,负责现场电解槽实时控制、人工操作、现场信息显示和现场异常情况报警。各个槽控机通过现场CAN总线连接在一起。

槽控机机箱设计为动力部分及逻辑部分。动力部分主要由控制信号采集部分和空气开关、接触器等组成；逻辑部分主要由信号采集单元、槽况解析和显示单元以及控制输出单元组成，槽控机内部要求采用网络式结构以减少中间接插件，满足在高粉尘、强磁场，高温环境下可靠运行的要求。为满足现代电解工艺控制的需求，槽控机逻辑部分采用工业级32位的硬件平台，运行主频不低于90M，以便更好的支持复杂的工艺控制算法。

2) 过程监控级

现场槽控机的信息经过现场CAN—Ethernet网络转换器进行协议转换，从CAN总线协议转化为工业以太网协议，转换后的信息经光纤发送到计算站机房上位机。计算机站中配备以工控微机为主体的上位机体系作为过程监控级，对各槽控机的运行过程进行监视并完成生产管理功能。上位机通过语音信号自动选择分配器，与语音广播系统相联，实现全区自动广播和分区自动广播功能；此外，信号分配器将整流所送来的系列电流和系列电压模拟信号（4-20mA）,转换为线性频率脉冲信号后送上位机；同时将系列电流脉冲信号随网络总线电缆送至各槽控机。

3) 网络监控级

客户端可通过管理局域网访问数据库服务器，实现远程铝电解监控信息根据权限级别访问。

各工区配置相应的网络客户端用于电解生产现场的网络实时监控，同时，工区还需配备网络语音报警器，以实现生产异常信息的工区报警功能。

3. 控制系统技术要求

铝电解槽计算机控制系统是电解生产的配套技术，它是电解槽获得高性能指标的关键技术。为了取得高的技术经济指标和满足生产工艺要求，它必须具备“先进、实用、稳定、可靠、经济、高效”等特点。控制系统要本着分布式控制与决策管理网络化的原则进行设计，采用集散式多级分散控制和决策管理相结合的结构形式，系统应将数据采集、过程监控和生产管理有机的结合起来，保证系统可靠性高，适应性强，实用，维护灵活方便，具有较高的性能价格比，控制效果显著，能取得很好的技术指标和经济效益，达到国内领先水平。

因此要求控制系统具备以下功能：

3.1 控制方法现代化：控制系统要实现智能化控制，实现对电解槽的能量平衡和物料平衡等方面进行全面的控制。

3.2 槽控机智能化：槽控机要具有功能强大齐全的智能控制软件，数据采集、槽况解析、信息显示、生产自动控制等于一身。

3.3 数据采集精确化：槽控机必须采用高性能的V/F、I/F转换器，确保温漂小，精度高。

3.4自诊断功能：槽控机应具有自诊断功能，定时或随时对槽控机的主要电路及器件进行在线检测，并随时显示或打印故障信息，使维护人员及时发现和处理故障。。

3.5 结构简单、布局合理：槽控机要求集成度高，元件尽量少，可靠性高，体积小，元件寿命长，安装简便。

3.6控制系统网络化：采用工业现场总线与工业以太网相结合，结构要简单、可靠，负载能力和抗干扰能力强。

3.7 安全可靠，自保护功能强大：控制系统应具有硬件超时保护，升降自锁保护，硬件看门狗保护，软件保护，防雷击保护等安全保护措施。应具有脉冲检测和提升机上下限检测及保护功能。对阳极动作的保护从软硬件两方面着手考虑，以保证阳极动作的万无一失。阳极升降电路除了具有常规的触点互锁外，还有电子互锁器，确保在任何情况下不会发生升降接触器同时吸合而产生短路。

3.8操作、维护方便：操作工人可以通过槽控机面板按钮及显示等与槽控机对话。

3.9语音广播自动化：当槽控机出现故障时，不仅能够在槽控机面板上显示，而且可以立即通过接口机的自动语音系统对现场播报。并要求客户端单独语音报警。控制系统要利用多媒体技术，自动广播效应、通讯断、电源跳、电压异常等故障信息，为生产提供方便。

3.10可扩展性强：能为实现更高要求的控制功能及组建工业以太网络留有适当软、硬件冗余。

3.11接口机监控机上安装MICROSOFT WINDOWS XP PROFESSIONAL 操作系统，接口机监控软件采用网络数据库共享技术。提供接口机监控软件，上位机详细说明书。

3.12数据库服务器上安装MICROSOFT WINDOWS2003 SERVER 操作系统，数据库软件采用SQLSERVER 2000或SQLSERVER 2005，提供数据库服务器软件。

4. 系统应实现的功能

提供的槽控机控制系统需采用先进适用的智能控制技术，能够满足大型预培电解槽的工艺流程控制要求，技术可靠，控制效果显著,能取得很好的技术指标和经济效益，处于行业领先水平。

控制系统的软件包括槽控机控制软件和接口机监控软件、数据库服务器软件、远程用户网络监控软件，并包括CAN通讯软件、语音报警软件、主板等各板控制程序及写入软件等。

提供的接口机监控软件操作界面友好，操作简便，功能强大。