GE Fanuc 的 RX3i PAC 在槽控机系统中的应用

　　摘要：本文介绍了 GE Fanuc 的 RX3i PAC 在槽控机中的应用,并对其硬件电路进行了设计，对 PAC 之间和 PAC 与计算机之间通信实现问题,以及组态软件在铝电解技术中的应用作了简要介绍。

　　关键词：可编程自动化控制器 铝电解 槽控机

　　Abstract：This article introduced GE Fanuc RX3i PAC in the application of control system for tanks. And has carried on the design to its hardware electric circuit, corresponds the realization question to between PAC and between PAC and the computer，as well as the configuration software should serve as the brief introduction in the luminum electrolysis technology.

　　Key words：Programmable Automation Controllers, Aluminum electrolysis, Control system for tanks

　　1 前言

　　铝电解模糊控制系统是在大量长期工业实践应用基础上，结合控制技术与计算机技术的发展，吸收国内外同类产品先进技术，总结生产、应用中的经验，研制成功的新型铝电解模糊控制系统。该系统采用分布式控制方式。主机(上位机)采用Pentium系列或以上工控机，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 PLC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[1> 。

　　1.硬件系统组成

　　

　　1.1 布式控制硬件结构框图

　　

　　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1.1。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[2>[3> 。

　　2 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 PLC，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2.1。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，PLC的I/O简图如图2.2。

　　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

　　

　　图 2.2 I/O 简图

　　3 组态软件的设计

　　组态软件Monitor and Control 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[4> 。

　　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。

　　A 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。

　　B 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。

　　C 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。

　　D 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。

　　E 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。

　　4 结束语

　　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 PAC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。

　　参考文献：

　　[1> 伍德辉 大中型预焙槽铝电解自动控制系统的开发与应用 制造业自动化 2002年9月第24卷

　　[2> 陈友泉 樊立鲁 预焙电解槽智能控制系统 电气传动 2002 年第 6 期

　　[3> 李康勇 GE micro PLC 在铝电解槽控制中的应用 微计算机信息 2001.1 P7-8

　　[4> 周美兰 周封 王岳宇 PLC 电气控制与组态设计 科学出版社 2003 年 5 月第一版