铝电解槽控机改造

铝电解槽控机改造 技术要求 1.总则 1.1本技术要求适用于东方希望包头稀土铝业有限公司一期300KA电解铝工程计算机控制系统。 1.2 本技术要求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规范的条文，供方应提供符合工业标准和本规范书的优质产品。 1.3 本技术要求所使用的标准如遇与供方执行的标准不一致时，按较高标准执行。 1.4本次改造范围：电解一期一车间1037#-1096#槽，电解二车间2037#-2096#槽，共计120台电解槽。 2.地理环境 年平均环境温度: 10℃ 海拔高度: 1070m 最高温度: 40℃ 最低温度: -28℃ 电源相数: 3相 安装方式: 壁挂式安装 3. 工作环境 温度： -20~60℃ 相对湿度： <80% 磁场强度： 150高斯 供电电源： 隔离AC380V/380V 、AC380V/220V 50HZ 模拟电流信号： 4~20mA和0~5V 一、主要技术要求 铝电解槽计算机控制系统是铝电解生产的关键技术装备，是铝电解槽技术不可分割的组成部分，是铝电解槽技术经济指标能否实现的关键技术因素之一。 本电解生产系列的槽型为300KA预焙阳极铝电解槽。根据该电解槽的技术要求，铝电解槽计算机控制系统与槽控机必须与该槽型的原则要求相适应。控制系统应采用集散式多级分布控制和决策管理相结合的结构形式；控制系统应将数据采集、过程监控和生产管理有机结合起来，保证系统可靠性高，适应性强，实用，维护灵活方便；本工程拟采用的铝电解槽计算机控制系统与槽控机投运后应确保本电解生产系列采用的300KA铝电解槽能达到国内领先的技术经济指标。 二、控制系统的主要技术要求 2.1 控制结构： 2.1.1一台槽控机控制一台电解槽，上位机使用研华工控机（配置甲方提供）。上位机至电解厂房之间的通讯采用单模轻铠光缆为通信介质。 2.1.2 上位管理级由星型网络结构组成以太网，可通过硬件防火墙与公司局域网和万维网互联。 2.1.3 整个系统采用“槽控机—监控、管理机—服务器（网络数据库）--终端用户”结构。完成对电解槽生产的控制、监视与管理。 每台电解槽均配备一台槽控机作为现场控制设备，它实时采集槽电压和系列电流等现场信号及各种人工操作指令，根据电解槽的实际生产状况，自动调节和控制电解槽的能量平衡与物料平衡，配合上位机实现智能控制系统的关键参数修改，使电解生产保持在高效平稳的状态下运行。 监控接口计算机通过CAN/NET实现与各槽控机通讯，实时监视各电解槽的生产运行过程并实现控制参数修改、信息收集、汇总与报表制作打印、数据保存至网络数据库等生产管理功能。监控接口计算机还可通过高速以太网卡接入计算机局域网。 电解生产异常信息智能语音报警系统实现对电解生产槽的异常信息实时播报功能。 控制系统主要技术指标： （1）槽电压采样范围0－65.535伏，精度≯0.2%； （2）槽电压控制目标范围：+30/-20mv；日均电压控制精度：±20mv； （3）氧化铝浓度控制范围：1．8％－3．0％； （4）阳极效应系数：＜0.08 （5）电流效率达到94%以上； 2.2 槽控机 2.2.1 槽控机箱体采用双开门壁挂式结构。箱体与箱门制作应规则、平整、不得有机械变形，箱门、门锁、门把手安装牢固，箱门开、闭灵活好用，箱体密封良好，箱体制作材料采用冷轧钢板厚度为2mm，门锁钥匙要统一，便于开启；动力箱和逻辑箱为一体式，既美观又便于安装。 由于安装现场属于旧系统升级改造，使用原有旧线路，为便于接线，要求槽控机下部设置单独端子室，高度≥300mm长度厚度与槽控机统一，端子室与槽控机制作为一整体，与槽控机穿板接线口要求密封良好。 2.2.2逻辑部分及动力部分采用各自独立的电源；线路板的布局及安装方式合理，并且便于维修和更换；各接线端子、接插件接触良好；端子排有足够的绝缘水平和阻燃性能。漏电流≯10mA，满足UL和CSA安全标准。绝缘电阻：输入与地，输入与输出之间在环境温度20±5℃ 和相对湿度为90％的情况下，绝缘电阻＞30M Ώ，满足VDE绝缘标准。 2.2.3 动力、逻辑部分主要元器件选用施耐德产品，性能稳定可靠。电压显示表两块，动力单元和逻辑单元加以区分，以保证任一单元有故障时仍有电压显示。 2.2.4输入部分、输出部分、采样部分及通讯等与逻辑部分的信号传输电路均采取隔离措施，输出驱动电路有相关保护，例：有过压、过流保护措施等。 2.2.5面板设计合理，便于操作，数据及信号显示，准确、清晰，所选元器件适用电解厂房高温和强磁场环境的要求。 2.2.6槽控机动力箱设有急停按钮，可在故障发生时快速切断阳极升降电源（380V）开关，使断路器分励脱扣器动作、同时切断主回路。 2.2.8控制系统网络化：采用现场总线工业控制网络。总线结构简单、可靠，负载能力和抗干扰能力强。 2.2.9 槽控机工作环境指标： 槽控机工作温度：-20—70℃ 抗磁场干扰：≮150GS 防护等级：IP54 2.2.9槽控机面板显示屏（要求尺寸不小于120mm×60mm），可显示电解槽的各种实时状态、控制过程及保存相关信息，包括：本槽槽号、自动、手动指示，通讯状态指示，效应指示，效应处理指示，正常处理指示，阳极升降指示，打壳加料指示，加料周期指示，出铝、换极、抬母线指示；可在槽控机面板上查询当前设定电压、目标电压、噪声值、针振幅度、摆动幅度、当前时间、加工间隔、最近加料时间、最近分子比、最近原铝质量、最近槽温度、最近Fe含量、Si含量、品位、最近出铝量、故障代码、下次AE间隔、AE已发时间、AE持续时间(当效应发生时自动切换到该处)、AE峰值电压、AE平均电压、最近AE类型、最近4日AE总数、当日氟盐量、氟盐余量、24小时氧化铝总量、24小时平均电压、24小时平均电流、报警信息、最近RC时间等。 2.3槽控机电路主要技术要求： 2.3.1槽控机具有逻辑箱自动和半自动态外和动力箱上纯手动操作功能。 2.3.2 对阳极动作的保护具有软硬件两方面保护，以保证阳极动作的万无一失。 2.3.3 具有自诊断功能。当槽控机出现故障时，能够在槽控机面板上显示故障信息，且同步传送至上位计算机，并可选择向现场播报的故障信息。 2.3.4 具有高精度的槽电压数据隔离采样，并具有强抗干扰能力。 2.3.5 具有提升机上、下限检测及保护功能，阳极升、降电路具有完整、可靠的安全保护措施。 2.3.6可单独控制4个打壳电磁阀、4个下料电磁阀（即可执行单点打壳下料动作），1个反吹风、2个氟盐下料电磁阀。 2.3.7 具有良好的软硬件扩展功能。 2.3.8 具有防雷措施。 2.3.9当上下两级通讯异常时，保证槽控机可独立工作，并可恢复至服务器。当服务器发生故障时，上位机与槽控机可独立运行。 2.3.10槽控机具有掉电保护措施，使各种设定参数不丢失，再恢复上电时，保持掉电前的设定控制参数。 2.3.12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。 2.3.13效应报警采用效应灯、语音报警，并提供支持报警电笛的控制接点。 2.3.14语音报警采用现有的报警方式。 2.4 槽控机硬件主要技术条件： 2.4.1 工作电压（逻辑供电）：AC220V（±15%），频率50HZ（±2%） （动力供电）：AC3相380V（±10%），频率50HZ（±2%） AC220V（±15%），频率50HZ（±2%）】 阳极提升电机功率7.5KW 2.4.2 工作方式：为连续工作方式 2.4.3 隔离耐压：槽控机内部用电与外部报警电笛供电有相应的隔离措施。 2.4.4 稳压电源：槽控机逻辑部件供电采用线性稳压电源。 2.4.6具有4个各自独立的打壳锤头动作情况检测（无源触点）与故障声光报警功能。即打壳气缸动作连续三次延时10秒不自动回位，进行声光报警。 2.4.9支持36VAC效应、打壳锤头动作报警灯动作触点信号，且电源具有隔离措施。 2.4.11 具有上下位机良好的通讯效果，各项参数发送接收准确无误，不丢包，不失真。客户端访问数据不延时，不失真。 2.4.12 安装位置参照电解车间计算机图纸。 2.4.13槽电压采集系统技术指标如下： 采样输入电压范围：0－65.53V 系统精度：误差 ≯ 0.2% 分辨率：16位 工作温度：0－85℃ 保存温度：－25－125℃ 2.5系统软件主要技术要求 控制系统的软件包括槽控机控制软件、上位机监控软件和服务器数据管理、客户端管理监视软件等，可自动获取来自化验室、电测组等数据。监控软件工艺参数修改灵活，在权限允许的情况下，可以修改下位机的任何参数。 槽控机控制软件可充分满足300KA大型预焙电解槽的工艺控制需求，技术成熟、可靠。 工控机监控软件和管理机软件操作界面友好，操作简便、功能齐全。 2.5.1 槽控机软件的主要技术要求 正常槽电阻控制（即升阳极和降阳极）； 正常加料控制（可通过上位机完成单点加料的NB间隔修改）； 效应预报加料控制； 正常效应与突发效应检出、效应报警与效应预处理控制； 抬母线操作跟踪； 氧化铝浓度自适应控制； 出铝操作及出铝后控制，并及时显示和保存相关操作信息； 换极操作及换极后控制，并及时显示和保存相关操作信息； 波动的早期诊断与处理。 槽控机阳极动作保护可靠，例：提升机限时动作保护，限压、限时保护等；