鋁電解智能控制

1、鋁電解槽控機(jī)改造技術(shù)要求1.總則 1.1本技術(shù)要求適用于東方希望包頭稀土鋁業(yè)有限公司一期300KA電解鋁工程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。1.2 本技術(shù)要求提出的是最低限度的技術(shù)要求，并未對(duì)一切技術(shù)細(xì)節(jié)作出規(guī)定，也未充分引述有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的條文，供方應(yīng)提供符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和本規(guī)范書(shū)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。1.3 本技術(shù)要求所使用的標(biāo)準(zhǔn)如遇與供方執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)不一致時(shí)，按較高標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。1.4本次改造范圍：電解一期一車(chē)間1037#-1096#槽，電解二車(chē)間2037#-2096#槽，共計(jì)120臺(tái)電解槽。2.地理環(huán)境年平均環(huán)境溫度: 10海拔高度: 1070m最高溫度: 40最低溫度: -28電源相數(shù): 3相安裝方式: 壁掛式安裝3.

2、 工作環(huán)境 溫度： -2060 相對(duì)濕度： <80% 磁場(chǎng)強(qiáng)度： 150高斯 供電電源： 隔離AC380V/380V 、AC380V/220V 50HZ 模擬電流信號(hào)： 420mA和05V 一、主要技術(shù)要求鋁電解槽計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是鋁電解生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)裝備，是鋁電解槽技術(shù)不可分割的組成部分，是鋁電解槽技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)能否實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)因素之一。本電解生產(chǎn)系列的槽型為300KA預(yù)焙陽(yáng)極鋁電解槽。根據(jù)該電解槽的技術(shù)要求，鋁電解槽計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與槽控機(jī)必須與該槽型的原則要求相適應(yīng)?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)采用集散式多級(jí)分布控制和決策管理相結(jié)合的結(jié)構(gòu)形式；控制系統(tǒng)應(yīng)將數(shù)據(jù)采集、過(guò)程監(jiān)控和生產(chǎn)管理有機(jī)結(jié)合起來(lái)，保證系

3、統(tǒng)可靠性高，適應(yīng)性強(qiáng)，實(shí)用，維護(hù)靈活方便；本工程擬采用的鋁電解槽計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)與槽控機(jī)投運(yùn)后應(yīng)確保本電解生產(chǎn)系列采用的300KA鋁電解槽能達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。二、控制系統(tǒng)的主要技術(shù)要求2.1 控制結(jié)構(gòu)：一臺(tái)槽控機(jī)控制一臺(tái)電解槽，上位機(jī)使用研華工控機(jī)（配置甲方提供）。上位機(jī)至電解廠房之間的通訊采用單模輕鎧光纜為通信介質(zhì)。 上位管理級(jí)由星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成以太網(wǎng)，可通過(guò)硬件防火墻與公司局域網(wǎng)和萬(wàn)維網(wǎng)互聯(lián)。 整個(gè)系統(tǒng)采用“槽控機(jī)監(jiān)控、管理機(jī)服務(wù)器（網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)）-終端用戶(hù)”結(jié)構(gòu)。完成對(duì)電解槽生產(chǎn)的控制、監(jiān)視與管理。每臺(tái)電解槽均配備一臺(tái)槽控機(jī)作為現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備，它實(shí)時(shí)采集槽電壓和系列電流等現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)及各

4、種人工操作指令，根據(jù)電解槽的實(shí)際生產(chǎn)狀況，自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制電解槽的能量平衡與物料平衡，配合上位機(jī)實(shí)現(xiàn)智能控制系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)修改，使電解生產(chǎn)保持在高效平穩(wěn)的狀態(tài)下運(yùn)行。監(jiān)控接口計(jì)算機(jī)通過(guò)CAN/NET實(shí)現(xiàn)與各槽控機(jī)通訊，實(shí)時(shí)監(jiān)視各電解槽的生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程并實(shí)現(xiàn)控制參數(shù)修改、信息收集、匯總與報(bào)表制作打印、數(shù)據(jù)保存至網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)等生產(chǎn)管理功能。監(jiān)控接口計(jì)算機(jī)還可通過(guò)高速以太網(wǎng)卡接入計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)。電解生產(chǎn)異常信息智能語(yǔ)音報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電解生產(chǎn)槽的異常信息實(shí)時(shí)播報(bào)功能。控制系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)：（1）槽電壓采樣范圍065.535伏，精度0.2%； （2）槽電壓控制目標(biāo)范圍：+30/-20mv；日均電壓控制精度：&#

5、177;20mv；（3）氧化鋁濃度控制范圍：1830；（4）陽(yáng)極效應(yīng)系數(shù)：0.08（5）電流效率達(dá)到94%以上；2.2 槽控機(jī) 槽控機(jī)箱體采用雙開(kāi)門(mén)壁掛式結(jié)構(gòu)。箱體與箱門(mén)制作應(yīng)規(guī)則、平整、不得有機(jī)械變形，箱門(mén)、門(mén)鎖、門(mén)把手安裝牢固，箱門(mén)開(kāi)、閉靈活好用，箱體密封良好，箱體制作材料采用冷軋鋼板厚度為2mm，門(mén)鎖鑰匙要統(tǒng)一，便于開(kāi)啟；動(dòng)力箱和邏輯箱為一體式，既美觀又便于安裝。由于安裝現(xiàn)場(chǎng)屬于舊系統(tǒng)升級(jí)改造，使用原有舊線路，為便于接線，要求槽控機(jī)下部設(shè)置單獨(dú)端子室，高度300mm長(zhǎng)度厚度與槽控機(jī)統(tǒng)一，端子室與槽控機(jī)制作為一整體，與槽控機(jī)穿板接線口要求密封良好。 2.2.2邏輯部分及動(dòng)力部分采用各自獨(dú)立

6、的電源；線路板的布局及安裝方式合理，并且便于維修和更換；各接線端子、接插件接觸良好；端子排有足夠的絕緣水平和阻燃性能。漏電流10mA，滿(mǎn)足UL和CSA安全標(biāo)準(zhǔn)。絕緣電阻：輸入與地，輸入與輸出之間在環(huán)境溫度20±5 和相對(duì)濕度為90的情況下，絕緣電阻30M ，滿(mǎn)足VDE絕緣標(biāo)準(zhǔn)。 2.2.3 動(dòng)力、邏輯部分主要元器件選用施耐德產(chǎn)品，性能穩(wěn)定可靠。電壓顯示表兩塊，動(dòng)力單元和邏輯單元加以區(qū)分，以保證任一單元有故障時(shí)仍有電壓顯示。2.2.4輸入部分、輸出部分、采樣部分及通訊等與邏輯部分的信號(hào)傳輸電路均采取隔離措施，輸出驅(qū)動(dòng)電路有相關(guān)保護(hù)，例：有過(guò)壓、過(guò)流保護(hù)措施等。2.2.5面板設(shè)計(jì)合理，便

7、于操作，數(shù)據(jù)及信號(hào)顯示，準(zhǔn)確、清晰，所選元器件適用電解廠房高溫和強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境的要求。2.2.6槽控機(jī)動(dòng)力箱設(shè)有急停按鈕，可在故障發(fā)生時(shí)快速切斷陽(yáng)極升降電源（380V）開(kāi)關(guān)，使斷路器分勵(lì)脫扣器動(dòng)作、同時(shí)切斷主回路。2.2.8控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化：采用現(xiàn)場(chǎng)總線工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)?？偩€結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，負(fù)載能力和抗干擾能力強(qiáng)。2.2.9 槽控機(jī)工作環(huán)境指標(biāo)：槽控機(jī)工作溫度：-2070抗磁場(chǎng)干擾：150GS防護(hù)等級(jí)：IP54槽控機(jī)面板顯示屏（要求尺寸不小于120mm×60mm），可顯示電解槽的各種實(shí)時(shí)狀態(tài)、控制過(guò)程及保存相關(guān)信息，包括：本槽槽號(hào)、自動(dòng)、手動(dòng)指示，通訊狀態(tài)指示，效應(yīng)指示，效應(yīng)處理指示，正常處理

8、指示，陽(yáng)極升降指示，打殼加料指示，加料周期指示，出鋁、換極、抬母線指示；可在槽控機(jī)面板上查詢(xún)當(dāng)前設(shè)定電壓、目標(biāo)電壓、噪聲值、針振幅度、擺動(dòng)幅度、當(dāng)前時(shí)間、加工間隔、最近加料時(shí)間、最近分子比、最近原鋁質(zhì)量、最近槽溫度、最近Fe含量、Si含量、品位、最近出鋁量、故障代碼、下次AE間隔、AE已發(fā)時(shí)間、AE持續(xù)時(shí)間(當(dāng)效應(yīng)發(fā)生時(shí)自動(dòng)切換到該處)、AE峰值電壓、AE平均電壓、最近AE類(lèi)型、最近4日AE總數(shù)、當(dāng)日氟鹽量、氟鹽余量、24小時(shí)氧化鋁總量、24小時(shí)平均電壓、24小時(shí)平均電流、報(bào)警信息、最近RC時(shí)間等。2.3槽控機(jī)電路主要技術(shù)要求： 槽控機(jī)具有邏輯箱自動(dòng)和半自動(dòng)態(tài)外和動(dòng)力箱上純手動(dòng)操作功能。 對(duì)陽(yáng)

9、極動(dòng)作的保護(hù)具有軟硬件兩方面保護(hù)，以保證陽(yáng)極動(dòng)作的萬(wàn)無(wú)一失。 2.3.3 具有自診斷功能。當(dāng)槽控機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，能夠在槽控機(jī)面板上顯示故障信息，且同步傳送至上位計(jì)算機(jī)，并可選擇向現(xiàn)場(chǎng)播報(bào)的故障信息。 具有高精度的槽電壓數(shù)據(jù)隔離采樣，并具有強(qiáng)抗干擾能力。 具有提升機(jī)上、下限檢測(cè)及保護(hù)功能，陽(yáng)極升、降電路具有完整、可靠的安全保護(hù)措施。可單獨(dú)控制4個(gè)打殼電磁閥、4個(gè)下料電磁閥（即可執(zhí)行單點(diǎn)打殼下料動(dòng)作），1個(gè)反吹風(fēng)、2個(gè)氟鹽下料電磁閥。 具有良好的軟硬件擴(kuò)展功能。 具有防雷措施。當(dāng)上下兩級(jí)通訊異常時(shí)，保證槽控機(jī)可獨(dú)立工作，并可恢復(fù)至服務(wù)器。當(dāng)服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，上位機(jī)與槽控機(jī)可獨(dú)立運(yùn)行。槽控機(jī)具有掉電保

10、護(hù)措施，使各種設(shè)定參數(shù)不丟失，再恢復(fù)上電時(shí)，保持掉電前的設(shè)定控制參數(shù)。數(shù)據(jù)采集精確化：槽控機(jī)必須采用高性能的VF、IF轉(zhuǎn)換器，確保溫漂小，精度高。效應(yīng)報(bào)警采用效應(yīng)燈、語(yǔ)音報(bào)警，并提供支持報(bào)警電笛的控制接點(diǎn)。語(yǔ)音報(bào)警采用現(xiàn)有的報(bào)警方式。2.4 槽控機(jī)硬件主要技術(shù)條件： 工作電壓（邏輯供電）：AC220V（±15%），頻率50HZ（±2%）（動(dòng)力供電）：AC3相380V（±10%），頻率50HZ（±2%）AC220V（±15%），頻率50HZ（±2%）】陽(yáng)極提升電機(jī)功率7.5KW 工作方式：為連續(xù)工作方式 隔離耐壓：槽控機(jī)內(nèi)部用電與外部報(bào)

11、警電笛供電有相應(yīng)的隔離措施。 2.4.4 穩(wěn)壓電源：槽控機(jī)邏輯部件供電采用線性穩(wěn)壓電源。2.4.6具有4個(gè)各自獨(dú)立的打殼錘頭動(dòng)作情況檢測(cè)（無(wú)源觸點(diǎn)）與故障聲光報(bào)警功能。即打殼氣缸動(dòng)作連續(xù)三次延時(shí)10秒不自動(dòng)回位，進(jìn)行聲光報(bào)警。 2.4.9支持36VAC效應(yīng)、打殼錘頭動(dòng)作報(bào)警燈動(dòng)作觸點(diǎn)信號(hào)，且電源具有隔離措施。各項(xiàng)參數(shù)發(fā)送接收準(zhǔn)確無(wú)誤，不丟包，不失真。客戶(hù)端訪問(wèn)數(shù)據(jù)不延時(shí)，不失真。2.4.12 安裝位置參照電解車(chē)間計(jì)算機(jī)圖紙。槽電壓采集系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)如下：采樣輸入電壓范圍：065.53V系統(tǒng)精度：誤差 0.2%分辨率：16位工作溫度：085 保存溫度：251252.5系統(tǒng)軟件主要技術(shù)要求控制系統(tǒng)的

12、軟件包括槽控機(jī)控制軟件、上位機(jī)監(jiān)控軟件和服務(wù)器數(shù)據(jù)管理、客戶(hù)端管理監(jiān)視軟件等，可自動(dòng)獲取來(lái)自化驗(yàn)室、電測(cè)組等數(shù)據(jù)。監(jiān)控軟件工藝參數(shù)修改靈活，在權(quán)限允許的情況下，可以修改下位機(jī)的任何參數(shù)。槽控機(jī)控制軟件可充分滿(mǎn)足300KA大型預(yù)焙電解槽的工藝控制需求，技術(shù)成熟、可靠。工控機(jī)監(jiān)控軟件和管理機(jī)軟件操作界面友好，操作簡(jiǎn)便、功能齊全。 槽控機(jī)軟件的主要技術(shù)要求正常槽電阻控制（即升陽(yáng)極和降陽(yáng)極）；正常加料控制（可通過(guò)上位機(jī)完成單點(diǎn)加料的NB間隔修改）；效應(yīng)預(yù)報(bào)加料控制； 正常效應(yīng)與突發(fā)效應(yīng)檢出、效應(yīng)報(bào)警與效應(yīng)預(yù)處理控制；抬母線操作跟蹤；氧化鋁濃度自適應(yīng)控制；出鋁操作及出鋁后控制，并及時(shí)顯示和保存相關(guān)操作信

13、息；換極操作及換極后控制，并及時(shí)顯示和保存相關(guān)操作信息；波動(dòng)的早期診斷與處理。槽控機(jī)陽(yáng)極動(dòng)作保護(hù)可靠，例：提升機(jī)限時(shí)動(dòng)作保護(hù)，限壓、限時(shí)保護(hù)等；具有硬件看門(mén)狗保護(hù)電路和相應(yīng)的軟件保護(hù)功能；工藝參數(shù)設(shè)置和顯示；參數(shù)掉電保護(hù)； 管理機(jī)軟件主要技術(shù)要求：各種生產(chǎn)工藝參數(shù)的設(shè)定、修改和查看，可以查看單槽的實(shí)時(shí)電壓、實(shí)時(shí)工作狀態(tài)、車(chē)間系列電壓、系列電流的實(shí)時(shí)顯示，可以通過(guò)上位機(jī)查看到下位機(jī)的所有工作狀態(tài)，并以Excel格式提供（即槽控機(jī)面板的工作信息并能逐一查看）班報(bào)、日?qǐng)?bào)、效應(yīng)報(bào)、故障報(bào)等各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表，并可查詢(xún)參數(shù)修改記錄，可瀏覽生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的歷史曲線，支持各種異常信息報(bào)警選擇播報(bào)功能，并可按工區(qū)播報(bào)

14、，能夠自動(dòng)導(dǎo)入電解生產(chǎn)管理報(bào)表所需的化驗(yàn)分析等數(shù)據(jù)。2.5.3 服務(wù)器可滿(mǎn)足多客戶(hù)訪問(wèn)的需求，并可保存電解槽全壽命數(shù)據(jù)。2.5.4 電解槽異常信息分工區(qū)廣播報(bào)警。語(yǔ)音報(bào)警可由計(jì)算站自行選擇設(shè)定，可選擇為對(duì)機(jī)房，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)和兩點(diǎn)同時(shí)報(bào)警。2.5.5 系統(tǒng)軟件具有限電（電流大幅變化、電流檢修）應(yīng)急處理功能，不影響正?？刂啤?.5.6 可同步實(shí)時(shí)在各監(jiān)控機(jī)和各網(wǎng)絡(luò)客戶(hù)機(jī)顯示來(lái)自整流所的系列電壓、系列電流，并在班報(bào)、日?qǐng)?bào)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表上給出平均值。接口機(jī)報(bào)表與客戶(hù)端報(bào)表保持一致性2.5.7 可瀏覽各種所需歷史曲線。在班報(bào)、日?qǐng)?bào)、統(tǒng)計(jì)報(bào)表中能顯示出車(chē)間和整個(gè)系列的統(tǒng)計(jì)信息；報(bào)表、歷史曲線等需嚴(yán)格按照甲方要求進(jìn)行

15、制作。 2.5.8 統(tǒng)計(jì)報(bào)表能顯示出各時(shí)間段內(nèi)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。2.5.9 鋁電解槽計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可通過(guò)加設(shè)硬件防火墻與公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、數(shù)據(jù)共享。2.5.10 可保存30天以上故障及效應(yīng)歷史記錄信息。 2.5.11 具有成熟的過(guò)程監(jiān)控軟件、信息管理分析軟件，以支持槽控機(jī)有效地實(shí)現(xiàn)氧化鋁濃度控制、熱平衡控制、電解質(zhì)成分控制、電解槽溫度控制。2.5.12可依權(quán)限修改相關(guān)工藝控制參數(shù)。自動(dòng)審核和下發(fā)（由工區(qū)長(zhǎng)向上級(jí)提出參數(shù)修改意見(jiàn)，車(chē)間主任進(jìn)行審核，再提交計(jì)算站由值機(jī)員確認(rèn)后下發(fā)，該過(guò)程由客戶(hù)端軟件完成，實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化流程）。3 后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)方便，歷史曲線的保存、清除、備份、導(dǎo)出方便。2.5.14槽控

16、系統(tǒng)投入使用后提供一切軟件應(yīng)用程序、資料及負(fù)責(zé)相關(guān)技術(shù)人員的培訓(xùn)。三、 供貨范圍及時(shí)間3.1、供貨范圍120臺(tái)槽控機(jī)及配套設(shè)備。3.2、供貨時(shí)間（）四、設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試4.1安裝及材料供貨范圍：甲方負(fù)責(zé)提供安裝所需電纜，穿線管等。所需電纜型號(hào)規(guī)格由乙方提出（可參照自控圖紙），必須保證要適應(yīng)電解廠房的環(huán)境。乙方提出槽控機(jī)及輔助設(shè)備的安裝方案。五、 乙方提供：5.1乙方負(fù)責(zé)提供詳細(xì)的供貨清單5.2對(duì)其所供設(shè)備安裝所需材料，如甲供設(shè)備型號(hào)、電纜型號(hào)等，提供詳細(xì)的材料清單，見(jiàn)附表。5.3所有招標(biāo)貨物的合同工作范圍為完整的售前售后服務(wù)，含制造、運(yùn)輸，備品備件的提供，易損件及圖紙的提供，專(zhuān)用工具的提供。

17、乙方應(yīng)提供：設(shè)備合格證明書(shū)（每臺(tái)設(shè)備一個(gè)）；應(yīng)用程序包含及其對(duì)應(yīng)的支持程序；設(shè)備使用手冊(cè)、維修用圖（5套）；槽控機(jī)全套電路板備件（5套）；槽控機(jī)維修專(zhuān)用工具（5套）；維修專(zhuān)用筆記本電腦一臺(tái)（ IBM ThinkPad T400 2767K17）完善的售后服務(wù)體系以及對(duì)檢修人員和操作人員長(zhǎng)期進(jìn)行免費(fèi)技術(shù)咨詢(xún)及人員培訓(xùn)；投標(biāo)設(shè)備的詳細(xì)技術(shù)資料；備品備件清冊(cè)、及其它應(yīng)提供的技術(shù)文件等。槽控機(jī)本體及相關(guān)設(shè)備提供兩年質(zhì)量保證，并對(duì)本槽控系統(tǒng)所有軟硬件長(zhǎng)期提供免費(fèi)技術(shù)支持及升級(jí)服務(wù)。槽控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，甲方無(wú)法恢復(fù)的，乙方必須在48小時(shí)內(nèi)趕到現(xiàn)場(chǎng)解決。六、 設(shè)備質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及要求6.1 乙方必須提供設(shè)備的制造標(biāo)準(zhǔn)，安裝標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范等有關(guān)資料