摘要 通过工业试验研究,摸索出了铝电解槽表观电阻与氧化铝浓度之间的关系曲线。在此基础上,通过对试验数据的解析,建立了氧化铝浓度模糊控制模型,实现了铝电解槽按需下料,极大地降低了阳极效应系数。同时开发出槽况自诊断、极距调整、设定电压自修正、阳极效应预报等模型,并成功地应用于基于PLC控制的一种新型铝电解槽控箱中。
引言
国内外众多单位一直致力于铝电解自动控制技术的开发、研究工作,从早期的槽电压或槽表观电阻的恒区域调节、定时下料控制,到近期国外的自适应控制,一直到现在国内的氧化铝浓度模糊控制[1>,在软件功能方面,已逐步趋于完善,而在硬件方面一直沿用的是自制工控机或单片机所构成的二级分布式控制系统。这样的控制系统,其可靠性不高,往往出现“死机”、误动作等现象。以前也有采用PLC进行控制的,但较多为集中式控制,随着大型预焙槽的发展,由于其实时性较差,数据处理及传输速度慢等缺点,不能适时地对铝电解槽作出控制决策。为了解决以上问题,我们采用美国GE90系列的MicroPLC作为主控制器,实行一对一分布控制,1台槽控箱配1台PLC,并结合有关铝电解专家经验,采用专家模糊控制模型,开发出二级分布式铝电解槽智能模糊系统,使系统软件、硬件达到了完美组合。
该控制系统采用DDC(直接数字控制)、SCC(过程监控)两级分布式控制方案,硬件组成如图1所示。

每台槽控箱控制1台电解槽,同时每台槽控箱都有独立的PLC作为主控制器,负责对系列电流、槽电压和各种开关量输入信号的采集,数据解析,模糊推理,判断槽中氧化铝浓度,并通过调节下料时间间隔以及极距,达到电解槽内物料平衡和热量平衡。
过程监控级通过RS422通信总线与槽控箱中的PLC通信,从中获取相关信息,通过对信息的加工、处理,实现槽况诊断,从而实现对DDC级的参数修改、优化,同时也为人工操作和维护决策提供可靠的依据。
多区域的SCC均可连接起来,构成一局域网,在原有二级基础上扩展一级MIS(管理信息系统)级,并实现与全厂计算机网络的联网,便于领导决策。
2 软件介绍
控制系统的软件结构框图见图2。

因软件模型较多,在此不能一一介绍,现重点讲述以下几个模型。