槽控机系统中GEFanucPACSsystemsRX3i的应用

一、前言概述
 
该系统采用分布式控制方式。主机（上位机）采用工控机，应用软件在NT系统下开发，设计的语音报警、报表管理、系统监控等软件程序，能实时显示电解槽工作电压，电解系列电流，槽电阻等曲线，自动统计班报、日报、周报、月报、效应等，并可随时打印；自动语音广播电解槽效应，电压异常等工作状况，实时监控系统工作状态。铝电解模糊控制机（下位机即槽控机），以RX3i 作为微控制器，实时采集槽电压，电解系列电流，输出各种控制动作；实时显示电解槽各种状态，槽控机控制状态，具有显示信息量大、清晰、易操作等优点。槽控机在主控制部分，设置光电隔保护，有效防止外界信号对控制核心的影响，提高工作可靠性。槽控机设计硬件电路简洁，维护更加容易。槽控机的工作状态，可由主机授权，有利于电解生产的操作管理。铝电解模糊控制系统具有在线故障自检功能，运行中出现的故障在上位机、槽控机均能提醒，显示，使维护人员能尽快检测故障，迅速维修。

二、硬件系统组成

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，原理图见图1。

 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RS-422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。

槽控机工作原理
     
槽控机分为逻辑部分和低压电器部分上下箱体，该机CPU采用GE Fanuc RX3i，通讯板采用CAN 工业现场通讯总线智能通讯板，每台槽控机通过低压电器部分的输出驱动电解槽上的电磁阀、电机、效应灯、效应铃完成相应控制动作，电解槽与PLC 之间连接图如图2。

槽控机控制软件用Turbo C2.0 语言

开发，代码分离、实时多任务运行方式，运行速度快、响应即时，同时具有数据掉电保护和“看门狗”功能。
主要控制模块及功能的开发：

• 数据采集

• 自动打壳下料控制主要完成定时加料过程（打壳—— 下料——冲料/反吹）。

• 槽电阻波动控制

• 氧化铝浓度模糊控制

• 阳极效应预报和效应控制

• 阳极效应报警和熄灭阳极效应一旦发生，槽控机即发声光报警，并进人熄灭阳极效应的过程。

• 出铝控制过程

三、组态软件的设计

组态软件Moni tor and Cont rol Generated System（M0GS）是一套基于Windows 平台，用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统。它提供了从数据采集到数据处理、流程控制、动画显示、报表输出等解决实际工程问题的完整方案和开发平台。
     
利用PLC 和组态软件这两种技术平台进行开发研究，能跟踪当代技术发展的潮流，应用目前先进的微电子技术，能使电力供电的每一项典型装置，在新的技术支持下得以实现。并为电力系统其他装置的更新换代，创造出新的领域。MCGS 是一项新的技术手段。普通工程人员经过短时间的培训就能正确掌握，快速完成所需的工程项目。使其能集中精力解决工程本身的问题，而不需要太多了解计算机系统复杂的软、硬件问题，降低了开发难度。

1. 工作界面设计
      
组态（Configuration）的意思就是模块任意组合，其界面由电气运行主接线图、报表数据、运行曲线、报警系统、安全机制5 大部分组成。

• 电气运行主接线图：将各电气设备按主接线方式通过动画的形式仿真模拟出来，其中包括了时实的电流、电压、有功功率、无功功率电气量的显示。

• 数据报表：数据是系统运行状态的体现，通过组态软件作出实时数据报表和历史数据报表，给运行人员提供分析和提示系统运行情况的数据。

• 运行曲线：根据系统运行的情况，通过组态软件作出实时运行曲线和历史运行曲线。让运行人员清晰地看到系统运行发展趋势。

• 运行操作界面还设置了保护报警系统，一旦运行系统保护动作，报警系统发出显示信号和音响信号。

• 安全机制：通过组态软件作出的安全机制控制了各种级别人员操作权、控制权和访问权。

2. 组态与PLC通讯
      
组态软件提供了大量的工控领域常用设备驱动程序的接口，首先进入设备窗口，设定串口通讯父设备，再选定PLC 种类。调出设备属性窗口，设置PLC与监控系统的时实数据连接通道。就可使界面与PLC 设备进行数据交换。不需要了解计算机和I /O 设备的详细结构，编写单独的接口程序，因此降低了系统设计的难度，简化了系统设计过程。

基于PLC 的槽控机设计极大地提高了铝电解自动控制的水平， 尤其是GE Fanuc 的RX3i  在槽控机中的使用，因其CPU 运行速度快，存储容量大的特点，根据效应的自动决策和管理，减少了因人工干预带来的盲目性，提高了控制精度和准确性。

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