新型电解铝生产管理系统.pdf

第6 0 卷第1 期 2008 年2 月 有色金属 N o n f e r r o ⅦsM e a l s V 0 1 ．6 0 。N o ．1 F e b r u a r y2 008 新型电解铝生产管理系统 张宝树1 ，门超1 ，林燕彪2 1 ．承德石油高等专科学校，河北承德0 6 7 0 0 0 ； 2 ．承德市开发区盛方电子有限公司，河北承德0 6 7 0 0 0 摘 要针对电解铝生产管理过程中存在的问题。开发一种新型管理系统．即上位计算机采用无线通信方式轮流给多台控制 仪发送配料单．然后轮流接收各个控制仪的计量结果并进行统一管理。控制仪借助于格雷码编码器记忆每个电解槽的位置，避免 手工输入橹号的繁琐和错误。实际应用表明，新型电解铝生产管理系统明显提高了生产效率和管理水平。 关键词冶金技术；电解铝；自动化；控制仪；无线通信；编码器 中图分类号T F 8 2 1 ；T F 3 5 5文献标识码A 文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 8 0 1 0 0 9 3 一0 3 1传统电解铝生产管理过程 传统电解铝生产管理过程是由工艺部门制定配 料单，说明一包电解铝需要从哪些槽中吸取以及吸 取多少。配料单拿到生产车间后，由天车司机和吸 铝工负责吸铝。 传统吸铝控制过程如图1 所示，操作人员手工 偿号与定值显示屏卜卜] 广叫打印机 鲁{ 液重量显示孱 蝗鸣器投警 手动控制 图1 传统电解铝生产管理系统 F i g ．1 T r a d i t i o n a le l e c t r o l y t i ca l u m i n u m p r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m 输入配料单，将天车驶到配料单第一槽的上方，将吸 嘴插入铝液中，输人槽号，按下操作面板的“去皮” 键，显示为零，吸铝控制开关闭合开始吸铝，铝液徐 徐进入铝包中。吸到配料单规定质量时，手工断开 吸铝控制开关停止吸铝。取出吸嘴，将天车驶往配 料单下一槽，重复上述过程，直至配料单规定的内容 全部吸完，打印一包数据 包括槽号与各槽所吸铝液 实际质量及总质量 ，然后将铝包卸到指定位置。 收稿日期2 0 0 6 一0 4 一1 8 基金项目河北省科技型中小企业刨新基金项目 0 4 e 2 6 2 1 1 3 0 1 0 3 1 作者简介张宝树 1 9 6 4 一 ，男．河北兴隆县人．高级工程师．工程 硕士。主要从事实践教学管理和电子技术应用研究等方 面的工作。 传统电解铝生产管理过程存在这样几个问题。 1 配料单是手工输入吸铝控制仪的，吸铝结果只能 打印后上交，工作效率较低，管理水平不高。 2 吸 到定值后的“停吸”指令通过手工发出，容易发生“欠 吸”或“过吸”现象．控制精度比较低。 3 控制仪不 能自动识别配料单规定槽的位置，手工输入槽号比 较麻烦，操作人员精神疲惫时也可能发生错吸现象。 2新型电解铝生产管理系统 2 ．1 新系统的构成与特点 针对这些问题，提出了一种新型电解铝生产管 理系统，构成如图2 所示。新型电解铝生产管理系 统归纳起来有如下几个特点。 1 改进了吸铝控制仪的设计，使控制仪可以设 定唯一的编号。增加串行口，方便与上位机进行串 行无线通信。增加格雷码编码器及其接口，使吸铝 控制仪具备电解槽位置记忆与位置判断功能，从而 解除手工输入槽号的繁琐，同时也避免了错吸现象。 2 配备上位机，配料单可以手工输入的同时 保留传统功能 ，也可由上位机无线传送给指定编 号的控制仪。控制仪接收配料单后，送往大屏幕显 示，指导吸铝过程。吸铝结束后一包数据可以打印， 也可以上传。这样，将会明显提高工作效率和管理 水平。采用无线通信方式是因为吸铝控制仪跟随天 车移动的范围比较大，不便于采用有线通信。． 3 根据用户现场条件，可以选择手工控制开吸 与停吸，也可以选择控制仪输出自动控制，提高控制 精度。 2 ．2 电解槽位置记忆 万方数据 9 4 有色金属 第6 0 卷 图2 新型电解铝生产管理系统 F i g ．2 N e we l e c t r o l y t i ca l u m i n i u m p r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m 吸铝控制仪在第一次投入使用时，需要对电解 槽的位置进行记忆。 接通电源，系统初始化与配置检测完成后，控制 仪进入监控状态，显示“。。。。。。。”。将天车对准一段 连续槽的起始槽的前沿，如图3 位置1 所示，按下控 制仪“定位”键，显示“i n i t 一 ”，问是否真的想要进行 定位。如不想，按“F ”键返回监控状态，如想要进行 定位，则再按一次“定位”键，显示“⋯⋯”， 输入定位密码“1 2 3 4 5 6 ” 如果密码输入错误，按“确 认”键后自动返回到监控状态 ，按“确认”键，显示 “口口口口口口”，然后按“槽号”键，显示“L o ⋯ 一”，输入对准的槽号 本例中槽号为0 1 0 1 ，按“确 认”，显示“口口口口口口”，将天车开至本段连续槽 的最后一槽，对准其后沿，即位置2 ，再按“槽号”键， 显示“h o ⋯一”，输入对准槽的槽号 0 1 0 5 ，按 “确认”键，显示“口口口口口口”，则这一段连续槽中 每个槽的槽号及每个槽的前后沿位置都被控制仪自 动计算并记忆下来。 如不想对下一段连续槽进行记忆，则按“确认” 键返回监控状态。如想对下一段连续槽进行记忆， 则将天车开至下一段连续槽的起始槽0 1 0 6 ，对准其 前沿位置3 ，重复上述记忆过程，直至将想要记忆的 槽的位置全部记忆完毕后，返回监控状态。然后关 闭电源，重新通电后，位置数据生效。 1234 匝巫巫亟圈匝巫亚巫匝巫巫嘲 图3 定位示意 F i g ．3 S c h e m eo fl o c a l i z a t i o n 2 ．3 接收配料单 上位机可以通过无线方式轮流给若干台不同编 号的控制仪发送配料单。每一次发送的数据格式为 1 0 位。l 位起始位，7 位数据位，偶校验，1 位停止 位，波特率为9 6 0 0 b i t ／s 。 仪表编号和配料单内容以A S C I I 码传送。发 送内容为起始符0 2 h ，仪表编号，槽号1 ，定值1 ，槽 号2 ，定值2 ，槽号3 ，定值3 ，槽号4 ，定值4 ，结束符 0 9 h 。当配料单槽数小于4 时，结束符自动前移。 上位机在收到控制仪的回执后，方确认配料单 发送成功，否则应重复发送。回执的内容为起始符 0 2 h ，仪表编号。 控制仪也具备配料单传统手工输入方式。在监 控状态下，按“槽号／定值”键，显示“c h ⋯一”，输 入第一指定槽的槽号，然后“确认”，显示“d L ⋯ 一”，输入该槽定量，然后“确认”，显示“⋯一 一”。如果需要输入第二指定槽的信息，则按“槽号／ 定值”重复前一过程。如果不需要第二指定槽的信 息，则按“确认”键结束配料单输入。 一个配料单至少有一个槽号及其定值，最多不 超过四个槽号及其定值。控制仪没有接收到配料单 时，大屏幕显示“⋯⋯”，有配料单后按“称 重”键才能进入称重状态。 2 ．4 称量 称重仪表串行输出给控制仪的质量数据格式为 1 位起始位，7 位数据位，偶校验，1 位停止位，波特 率为9 6 0 0 b i t ／s 。 控制仪通电，进入监控状态后，等待上位机传送 配料单或手工输入配料单。当控制仪拥有配料单 后，司机将天车开至指定槽上方后，蜂鸣器响，告之 司机位置位置正确 当然，如果没有安装编码器，是 不会进行位置判断的 。按下控制仪的“称重”键后 显示铝包毛重。吸铝工将吸嘴置入铝液中，按下“去 皮”键后显示零，同时吸铝电磁阀开启，开始吸铝并 实时显示铝液质量。当所吸铝液质量到达该槽定值 的8 0 ％时，蜂鸣器报警提示。当所吸铝液质量到达 该槽定值的1 0 0 ％时。输出控制电磁阀停止吸铝。 大屏幕显示所吸铝的实际质量。接着，槽号定值大 屏幕显示配料单下一槽的槽号及其定值，称重大屏 幕显示铝包的毛重。 天车开至下一个指定槽，吸铝过程同上。直至 完成整个配料单。 2 ．5 数据上传 一份配料单完成后，可以将一包数据 包括每槽 的槽号与所吸铝液实际质量及总质量 打印出来，也 可以上传给上位机。 2 ．6 上位机与控制仪的无线通信 上位机与多台控制仪之间的串行无线通信，采 取“一对多”的半双工模式，如图4 所示。 万方数据 第1 期 张宝树等新型电解铝生产管理系统 9 5 图4 上位机与多台控制仪的无线通信模式 F i g ．4 P a t t e r no fh o s tc o m p u t e rc o r r e s p o n d e n c ew i t h m a n yc o n t r o l sm e t e rw i r e l e s s l y 上位机向控制仪发送配料单、向控制仪要吸铝 数据的流程如图5 所示。这种工作模式，保证了在 任意时刻只有一对电台之间进行无线通信，从而避 免了多个电台之间的相互干扰。 3结论 通过配备上位机和无线通信电台、扩展吸铝控 制仪的功能、配备编码器等措施，使得新型电解铝生 产管理系统的功能强大了许多，明显提高了工作效 率和管理水平，为企业带来了积极的效益，因而深受 参考文献 用户的欢迎，实践证明新型电解铝生产管理系统是 可行的。 图5 上位机发送配料单和接收配料数据的流程 F i g ．5 F l o w s h e e to fh o s tc o m p u t e rt r a n s m i t si n g r e d i e n t l i s t sa n dr e c e i v e si n g r e d i e n td a t a [ 1 ] 李华．M C s 一5 1 系列单片机实用接口技术[ M ] ．北京北京航空航天大学出版社，1 9 9 3 1 4 8 1 5 7 ． [ 2 ] 张旭东．I B M 微型机实用接口技术[ M ] ．北京科学技术文献出版社，1 9 9 3 2 0 8 2 3 6 ． 【3 ] 赵晶．P r o t e l 9 9 高级应用 M ] ．北京人民邮电出版社，2 0 0 2 1 4 7 1 7 6 ． N e wS y s t e mo fE l e c t r o l y t i cA l u m i n i u mP r o d u c t i o nM a n a g e m e n t Z H A N G ＆眇奶“1 。M E NC 伽1 ，L 删Y a n ．b i a n 2 1 ．C h e n g d eP e t r o l e u mC o l l e g e ，C h e n g d e0 6 7 0 0 0 ，H e b e i ，C h i n a ；， 2 ．C h e n d eD e v e l o p m e n tZ o n eS h e n g f a n gE l e c t r o nL i dC o ．，C h e n g d e0 6 7 0 0 0 ，H e b e i ，C h i n a A b s t r a c t T h en o v e lp r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mo fa l u m i n u me l e c t r o l y s i si sd e v e l o p e di no r d e rf o rs o l v i n gt h e p r o b l e m si nt h ec u r r e n ts y s t e m ．T h eh o s tc o m p u t e rd i s p a t c h e st h ei n g r e d i e n tl i s t st oc o n t r o lm e t e r si nt u r na n d r e c e i v e st h em e a s u r e m e n tr e s u l t so n eb yo n eb yw i r e l e s sc o r r e s p o n d e n c e ，S Ot h ep r o d u c t i o np r o c e s sC a l lb eu n i f o r m l ym a n a g e d ．T h er e d u c t i o nc e l lp o s i t i o ni sr e c a l l e db yc o n t r o lm e t e rw i t ht h eh e l po f t h eG r a ye n c o d e r ， t h e r e f o r e ，t h et e d i o u sw o r ka n dc o m m o n l ye r r o ri nc e l ln u m b e rm a n u a li n p u ta r ea v o i d e d ．I ti si n d i c a t e db yp r a c t i c a La p p l i c a t i o nt h a tt h ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c ya n dt h em a n a g e m e n tl e v e lo ft h ea l u m i n u me l e c t r o l y s i sp r o d u c t i o n i so b v i o u s l ye n h a n c e db yu s i n gt h en e wm a n a g e m e n ts y s t e m ． 、 K e y w o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；a l u m i n u me l e c t r o l y s i s ；a u t o m a t i o n ；c o n t r o lm e t e r ；w i r e l e s so o r r e s p o n d e n c e ；e n e o d e r 万方数据