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一、前言概述
 
       鋁電解模糊控制系統(tǒng)是在大量長期工業(yè)實踐應用基礎上，結合控制技術與計算機技術的發(fā)展，吸收國內(nèi)外同類產(chǎn)品先進技術，總結生產(chǎn)、應用中的經(jīng)驗，研制成功的新型鋁電解模糊控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分布式控制方式。主機（上位機）采用工控機，應用軟件在NT系統(tǒng)下開發(fā)，設計的語音報警、報表管理、系統(tǒng)監(jiān)控等軟件程序，能實時顯示電解槽工作電壓，電解系列電流，槽電阻等曲線，自動統(tǒng)計班報、日報、周報、月報、效應等，并可隨時打印；自動語音廣播電解槽效應，電壓異常等工作狀況，實時監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)。鋁電解模糊控制機（下位機即槽控機），以RX3i 作為微控制器，實時采集槽電壓，電解系列電流，輸出各種控制動作；實時顯示電解槽各種狀態(tài)，槽控機控制狀態(tài)，具有顯示信息量大、清晰、易操作等優(yōu)點。槽控機在主控制部分，設置光電隔保護，有效防止外界信號對控制核心的影響，提高工作可靠性。槽控機設計硬件電路簡潔，維護更加容易。槽控機的工作狀態(tài)，可由主機授權，有利于電解生產(chǎn)的操作管理。鋁電解模糊控制系統(tǒng)具有在線故障自檢功能，運行中出現(xiàn)的故障在上位機、槽控機均能提醒，顯示，使維護人員能盡快檢測故障，迅速維修。

二、硬件系統(tǒng)組成

該控制系統(tǒng)采用DDC（直接數(shù)字控制）、SCC（過程監(jiān)控）兩級分布式控制方案，原理圖見圖1。

        每臺槽控箱控制1 臺電解槽，同時每臺槽控箱都有獨立的PLC 作為主控制器，負責對系列電流、槽電壓和各種開關量輸入信號的采集，數(shù)據(jù)解析，模糊推理，判斷槽中氧化鋁濃度，并通過調(diào)節(jié)下料時間間隔以及極距，達到電解槽內(nèi)物料平衡和熱量平衡。
       過程監(jiān)控級通過RS-422通信總線與槽控箱中的PLC通信，從中獲取相關信息，通過對信息的加工、處理，實現(xiàn)槽況診斷，從而實現(xiàn)對DDC 級的參數(shù)修改、優(yōu)化，同時也為人工操作和維護決策提供可靠的依據(jù)。

       多區(qū)域的SCC 均可連接起來，構成一局域網(wǎng)，在原有二級基礎上擴展一級MIS（管理信息系統(tǒng)）級，并實現(xiàn)與全廠計算機網(wǎng)絡的聯(lián)網(wǎng)，便于領導決策[2][3]。

槽控機工作原理
      槽控機分為邏輯部分和低壓電器部分上下箱體，該機CPU采用GE Fanuc RX3i，通訊板采用CAN 工業(yè)現(xiàn)場通訊總線智能通訊板，每臺槽控機通過低壓電器部分的輸出驅(qū)動電解槽上的電磁閥、電機、效應燈、效應鈴完成相應控制動作，電解槽與PLC 之間連接圖如圖2。

槽控機控制軟件用Turbo C2.0 語言
開發(fā)，代碼分離、實時多任務運行方式，運行速度快、響應即時，同時具有數(shù)據(jù)掉電保護和“看門狗”功能。

主要控制模塊及功能的開發(fā)：
• 數(shù)據(jù)采集
• 自動打殼下料控制主要完成定時加料過程（打殼—— 下料——沖料/反吹）。
• 槽電阻波動控制
• 氧化鋁濃度模糊控制
• 陽極效應預報和效應控制
• 陽極效應報警和熄滅陽極效應一旦發(fā)生，槽控機即發(fā)聲光報警，并進人熄
滅陽極效應的過程。
• 出鋁控制過程 三、組態(tài)軟件的設計
       組態(tài)軟件Moni tor and Cont rol Generated System（M0GS）是一套基于Windows 平臺，用于快速構造和生成上位機監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。它提供了從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等解決實際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺。
      利用PLC 和組態(tài)軟件這兩種技術平臺進行開發(fā)研究，能跟蹤當代技術發(fā)展的潮流，應用目前先進的微電子技術，能使電力供電的每一項典型裝置，在新的技術支持下得以實現(xiàn)。并為電力系統(tǒng)其他裝置的更新?lián)Q代，創(chuàng)造出新的領域。MCGS 是一項新的技術手段。普通工程人員經(jīng)過短時間的培訓就能正確掌握，快速完成所需的工程項目。使其能集中精力解決工程本身的問題，而不需要太多了解計算機系統(tǒng)復雜的軟、硬件問題，降低了開發(fā)難度。
1. 工作界面設計
       組態(tài)（Configuration）的意思就是模塊任意組合，其界面由電氣運行主接線圖、報表數(shù)據(jù)、運行曲線、報警系統(tǒng)、安全機制5 大部分組成。
• 電氣運行主接線圖：將各電氣設備按主接線方式通過動畫的形式仿真模擬出來，其中包括了時實的電流、電壓、有功功率、無功功率電氣量的顯示。
• 數(shù)據(jù)報表：數(shù)據(jù)是系統(tǒng)運行狀態(tài)的體現(xiàn)，通過組態(tài)軟件作出實時數(shù)據(jù)報表和歷史數(shù)據(jù)報表，給運行人員提供分析和提示系統(tǒng)運行情況的數(shù)據(jù)。
• 運行曲線：根據(jù)系統(tǒng)運行的情況，通過組態(tài)軟件作出實時運行曲線和歷史運行曲線。讓運行人員清晰地看到系統(tǒng)運行發(fā)展趨勢。
• 運行操作界面還設置了保護報警系統(tǒng)，一旦運行系統(tǒng)保護動作，報警系統(tǒng)發(fā)出顯示信號和音響信號。
• 安全機制：通過組態(tài)軟件作出的安全機制控制了各種級別人員操作權、控制權和訪問權。
2. 組態(tài)與PLC通訊
       組態(tài)軟件提供了大量的工控領域常用設備驅(qū)動程序的接口，首先進入設備窗口，設定串口通訊父設備，再選定PLC 種類。調(diào)出設備屬性窗口，設置PLC與監(jiān)控系統(tǒng)的時實數(shù)據(jù)連接通道。就可使界面與PLC 設備進行數(shù)據(jù)交換。不需要了解計算機和I /O 設備的詳細結構，編寫單獨的接口程序，因此降低了系統(tǒng)設計的難度，簡化了系統(tǒng)設計過程。
結論
      基于PLC 的槽控機設計極大地提高了鋁電解自動控制的水平， 尤其是GE Fanuc 的RX3i  在槽控機中的使用，因其CPU 運行速度快，存儲容量大的特點，根據(jù)效應的自動決策和管理，減少了因人工干預帶來的盲目性，提高了控制精度和準確性。