一种多功能扩展型铝电解槽控制设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种多功能扩展型铝电解槽控制设备，包括多台电解槽的控制机和监控电脑，每台电解槽的控制机通过CAN总线网络模块连接到监控电脑，每台电解槽的控制机设置有PC104总线模块、CAN总线通讯汇总模块、COM串口模块和SPI接口模块，PC104总线模块连接到控制电磁阀、电机、报警指示模块和电解槽上部各个状态输入口、电气箱各个状态输入口，CAN总线通讯汇总模块连接到电解槽的各个传感器，COM串口模块连接到显示单元，SPI接口模块连接到存储器。本实用新型专利技术使用并口和串口，将输入输出点数扩展到总共近四百个，满足现阶段大电流电解槽所有控制检测需求，适合于在高温多尘有腐蚀的现场恶劣环境中对铝电解槽进行实时控制。蚀的现场恶劣环境中对铝电解槽进行实时控制。蚀的现场恶劣环境中对铝电解槽进行实时控制。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能扩展型铝电解槽控制设备


[0001]本技术属于铝电解槽控制设备
，涉及一种多功能扩展型铝电解槽控制设备。

技术介绍

[0002]目前已有的较成熟的电解槽控制机技术有3类：（A）串口总线电解槽控制机；（B）PLC标准模件电解槽控制机；（C）并口总线电解槽控制机。这些类型的槽控机各有优缺点，但都有一个共同的问题，无法适应现代电解槽的更多扩展功能要求。现代大电流电解槽要求更多的功能，主要包括：
①
智能打壳（能识别打壳卡堵并自行处理，报警）；
②
单点下料和单点控料；
③
实时多点采集炉壁温度；
④
实时多点采集阴极钢棒温度；
⑤
实时采集阳极电流分布；
⑥
高精度定位母线位置，无需人工定期校准。
[0003]针对这些要求，目前已有的做法是，在电解槽控制机旁增加控制箱。这样不但成本很高，而且每个增加的控制箱实现的功能单调，例如，智能打壳控制箱就智能实现智能打壳功能、阳极电流采集箱就只能实现实时采集阳极电流分布功能。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是：提供一种多功能扩展型铝电解槽控制设备，以解决现有技术中存在的问题。
[0005]本技术采取的技术方案为： 一种多功能扩展型铝电解槽控制设备，包括多台电解槽的控制机和监控电脑，每台电解槽的控制机通过CAN总线网络模块连接到监控电脑，每台电解槽的控制机设置有PC104总线模块、CAN总线通讯汇总模块、COM串口模块和SPI接口模块，PC104总线模块连接到控制电磁阀、电机、报警指示模块和电解槽上部各个状态输入口、电气箱各个状态输入口，CAN总线通讯汇总模块连接到电解槽的各个传感器，COM串口模块连接到显示单元，SPI接口模块连接到存储器。
[0006]PC104总线模块依次通过第一级光电隔离电路和第二级光电隔离电路连接到各个状态输入口和电气箱各个状态输入口。
[0007]PC104总线模块依次通过第一级光电隔离电路、保护电路和电磁隔离电路连接到控制电磁阀、电机、报警指示模块。
[0008]CAN总线通讯汇总模块通过第二级光电隔离模块连接到电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块，电压采集模块、电流采集模块和温度采集模块分别连接到所有的电压传感器、所有的电流传感器和所有的温度传感器，CAN总线通讯汇总模块通过第一级光电隔离模块连接到电解槽的控制机的CPU模块。
[0009]CAN总线网络模块分别通过第一级光电隔离模块和第二级光电隔离连接到电解槽的控制机的CPU模块和监控电脑。
[0010]每台电解槽的控制机还设置有USB编程接口。
[0011]本技术的有益效果：与现有技术相比，本技术使用并口和串口，将输入输
出点数扩展到总共近四百个，满足现阶段大电流电解槽所有控制检测需求，适合于在高温多尘有腐蚀的现场恶劣环境中对铝电解槽进行实时控制，具体效果体现如下：
[0012]1）本技术使用PC104总线选址功能，通过地址译码芯片，将8位的输入输出口通过扩展芯片矩阵，扩展到48路开关量输出点，48路开关量输入点；
[0013]2）本技术使用CAN接口，使模拟量输入点达到个，其中温度输入点256个，电流电压输入点64个，气压输入点8个；
[0014]3）本技术使用SPI接口配合2只铁电存储器，分别置放于2块电路板上，正常工作中定期对这两块存储器数据刷新。在停电检修、更换其中任意一块板件时数据不会丢失；
[0015]4）本技术使用USB接口，用于程序代码灌入，使用普通U盘，配合线路板上跳线连接即可在线完成编程功能，省去了单片机专用的编程器、代码芯片；
[0016]5）使用两级光电隔离，每级隔离电压耐压3000伏，两级总共隔离耐压压6000伏，有效防止电解槽上高压（最高1500伏）通过输入输出口击穿CPU及总线模件；
[0017]6）本技术所有逻辑模块之间连接使用光电隔离，铝电解槽控制机内的任一模件被高压电击时均不会对其它模件造成影响，任意模件的损坏或工作状态不正常均立即被CPU模块监测到，通过CAN通讯将不正常状态送到监控电脑，通过监控电脑的报警模块向维护人员报警，大大降低铝电解槽控制机故障率，提高检修效率。当CPU模块或CAN通讯模件自身故障死机时，会被监测终端监测到并做出相应报警。
附图说明
[0018]图1为本技术结构示意图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图及具体的实施例对本技术进行进一步介绍。
[0020]实施例1：如图1所示，一种多功能扩展型铝电解槽控制设备，包括多台电解槽的控制机23（包括模块1到20）和监控电脑22，每台电解槽的控制机23的CPU模块3通过第一路CAN总线通讯和光电隔离21连接到监控电脑22，每台电解槽的控制机23通过PC104总线4连接PC104总线控制电路5，PC104总线控制电路5连接输入输出扩展电路6。输入输出扩展电路6主要功能：A .通过寻址功能，将总线8个位（点）通过矩阵电路扩展为48个输入点，48个输出点,满足控制需要B. 由于电解槽上执行设备有特殊的安全需要，某些输出点需要进行自锁保护、互锁保护、时间保护。控制单元在电路设计上提供这类保护，在CPU模件失效的情况下，本单元保护起到作用）；显示单元2（显示电解槽的槽电压、电流、工作状态、操作状态、运行数据等）；第一级光电隔离电路7、第二级电磁隔离保护单元20（防止外部输入信号线被雷击。如没有保护，雷击电压可能会损坏铝电解槽控制机内部CPU）。输出第一级光电隔离保护单元7、第二级隔离保护单元9（输出信号连接到低压电器执行接触器、继电器上，这些接触器、电磁阀工作在220VAC/380VAC下，本隔离单元隔离耐压为6000伏，有效阻止交流电、电解槽引雷损坏内部电路。保护电路8主要功能：给升降电机提供自锁、互锁、时间保护；给外部电磁阀提供浪涌保护。
[0021]48个开关量输出点主要包括：2个提升机的升、降状态共4个点输出、8个打壳电磁阀输出、10个下料电磁阀输出、1个报警输出、3个槽上部工作状态灯输出、1个气压总阀开关
输出、1个料箱搭桥时吹气沸腾输出、10个工作状态指示输出以及备用输出。48个开关量输入点包括：键盘输入、槽控机电器箱工作状态输入、电解槽上部各种工作状态输入。
[0022]电解槽的控制机23的CPU模块3通过第二路CAN总线通讯和第一级光电隔离21连接到CAN通讯汇总模块13。电解槽上二百多只温度传感器连接到温度采集模件19，温度采集模件19通过第二级光电隔离16连接到CAN通讯汇总模块13。电解槽上所有的电流分布采集点连接到电流分布采集模件18，电流分布采集模件18通过第二级光电隔离15连接到CAN通讯汇总模块13。电解槽上8个压力传感器连接到气压采集模件17，气压采集模件17通过第二级光电隔离14连接到CAN通讯汇总模块13。这些温度、电流分布信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能扩展型铝电解槽控制设备，其特征在于：包括多台电解槽的控制机和监控电脑，每台电解槽的控制机通过CAN总线网络模块连接到监控电脑，每台电解槽的控制机设置有PC104总线模块、CAN总线通讯汇总模块、COM串口模块和SPI接口模块，PC104总线模块连接到控制电磁阀、电机、报警指示模块和电解槽上部各个状态输入口、电气箱各个状态输入口，CAN总线通讯汇总模块连接到电解槽的各个传感器，COM串口模块连接到显示单元，SPI接口模块连接到存储器。2.根据权利要求1所述的一种多功能扩展型铝电解槽控制设备，其特征在于：PC104总线模块依次通过第一级光电隔离电路和第二级光电隔离电路连接到各个状态输入口和电气箱各个状态输入口。3.根据权利要求2所述的一种多功能扩展型铝电解槽控制设备，其特征在于：PC104总线模块依次通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：田庆红，韦昌谋，陈志洋，杨涛，徐阳，朱宏斌，胡仕凯，黄俊，邱烨，崔国利，王靖鹏，韦敏昌，唐延圆，
申请(专利权)人：贵州创新轻金属工艺装备工程技术研究中心有限公司，
类型：新型
国别省市：