電解鋁自動化集控系統的製作方法

2023-09-18 07:30:10 1

本實用新型屬於電解鋁技術領域，尤其是，其中涉及使用的一種電解鋁自動化集控系統。

背景技術：

金屬鋁是現代工業中一種常見的金屬原料，其應用範圍相當的廣泛，涉及的產品也是多種多樣。

而目前，金屬鋁的工業製備方法，基本都是採用電解法生產出來的。而傳統的電解鋁行業企業，其生產車間地點通常分散，各車間內使用的設備也有所不同。因此，造成設備間信息互通困難，企業無法集中控制和調度。

例如，現有電解鋁常用的系統有：氧化鋁輸送皮帶系統、天車加料系統、加壓泵房、淨化車間變頻器、空壓站循環水系統、空壓站PLC控制系統、乾燥機PLC控制系統、電解槽計算機控制系統、220KV變電站及整流所綜合自動化系統等等，這些系統都是各自採用各自的PLC分系統進行運行控制，存在信息孤島。同時，為保證系統正常運行，其運行人員配備較多。

因此，確有必要來開發出一種新型的可用於電解鋁企業使用的電解鋁自動化集控系統，來克服現有技術中的缺陷。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種新型的電解鋁自動化集控系統，其提供一種自動化集控方式，解決電解鋁企業的眾多設備分別為單獨的PLC分系統所控制，相互之間不能進行信息交換，從而無法進行企業內全部設備的集中控制和調度的問題。

為實現上述實用新型目的，本實用新型採用了如下技術方案：

一種電解鋁自動化集控系統，其包括DCS中央集控系統以及至少兩個不同類型的子系統，其中所述子系統通過數據交換機與所述DCS中央集控系統進行數據通信，所述DCS中央集控系統通過所述數據交換機對各個子系統進行集中控制和調度。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述子系統包括空壓站子系統、煙氣淨化子系統、天車加料子系統、整流所子系統和槽控子系統中的至少兩個子系統。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述DCS中央集控系統是基於乙太網和ProfitBus-DP現場總線構架，符合IEC61131-3標準，能夠集成AMS、SIS、PLC、MES、ERP等系統。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述電解鋁自動化集控系統中使用的網絡架構包括系統網架構和控制網架構兩個網絡架構。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述系統網基於乙太網結構，所述控制網基於ProfitBus-DP現場總線構架。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述空壓站子系統、煙氣淨化子系統通過總線接入所述控制網架構傳輸信息。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述天車加料子系統、整流所子系統和槽控子系統通過6類非屏蔽雙絞線接入系統網架構傳輸信息。

進一步的，在不同實施方式中，其中其中所述DCS中央集控系統包括工程師站、存儲站、操作員站和控制站，其內部以所述系統網架構進行數據交換。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述系統網由100/1000M高速冗餘工業乙太網絡構成，其符合IEEE802.3及IEEE802.3u標準，基於TCP/IP通訊協議。

進一步的，在不同實施方式中，其中所述控制網採用冗餘現場總線與各個I/O模塊及智能設備連接，同時支持星型網絡和總線型網絡，符合IEC61158國際標準。

相比於現有技術，本實用新型的優勢在於，本實用新型涉及的一種電解鋁自動化集控系統，其設置DCS中央集控系統，能夠完美兼容不同設備廠商的DCS、單片機、PLC、ECS等各種設備的自動化控制系統，從而實現企業內各個車間的子系統之間互通，改善操作人員的工作環境，實現了整個企業的集中化控制，從而提高了生產控制與管理水平。

附圖說明

圖1是本實用新型的一個實施方式提供的一種電解鋁自動化集控系統的邏輯結構示意圖。

具體實施方式

以下結合較佳實施例及其附圖對本實用新型涉及的一種電解鋁自動化集控系統的技術方案作進一步非限制性的詳細說明。

請參閱圖1所示，本實用新型的一個實施方式提供了一種電解鋁自動化集控系統，其包括DCS中央集控系統以及若干不同類型的子系統，其中所述子系統通過數據交換機與所述DCS中央集控系統進行數據通信，所述DCS中央集控系統通過所述數據交換機對各個子系統進行集中控制和調度。

進一步的，請參看下表所示，其中所述子系統包括空壓站子系統、煙氣淨化子系統、天車加料子系統、整流所子系統和槽控子系統。各個子系統包括的功能單元以及其涉及使用數據通信協議信息，一併參看下表。

所述DCS中央集控系統基於乙太網和ProfitBus-DP現場總線構架，符合IEC61131-3標準，可集成AMS、SIS、PLC、MES、ERP等系統。採用全冗餘、多重隔離、熱分析、容錯等可靠性設計技術，從而保證系統在複雜、惡劣的工業現場環境中能安穩長滿優地運行。

所述DCS中央集控系統還具備各種業界常用的電解鋁設備控制系統的驅動接口，實現智能現場儀表設備、控制系統、企業資源管理系統之間無縫地信息流傳送，實現工廠智能化、管控一體化。

進一步的，所述DCS中央集控系統按照內部的功能結構設計，其可以包括工程師站、存儲站、操作員站和控制站。或者也可以說，所述DCS中央集控系統分為上、下兩層設計，其中所述工程師站、存儲站、操作員站為上層結構，而所述控制站為下層結構。

進一步的，所述工程師站的作用是完成對DCS中央集控系統進行應用組態，主要定義系統如何完成控制、控制迴路的算法、報警、報表及歷史數據的記錄。所述存儲站的作用是存儲歷史數據。所述操作員站的作用是完成人機界面功能。所述控制站的作用是完成DCS控制系統的主要功能，例如，數據的搜集、處理等等；其包括運算器、存儲器的邏輯部分和I/O端，其中所述I/O端獲得的數據，會進入運算器中進行處理，而所述工程師站、操作員站則根據所述控制站處理的數據，對所述系統操作進行調整。

而所述各子系統，基本只具有一個工程師站兼操作員站功能，用於執行操作。

在一個實施方式中，所述電解鋁自動化集控系統中使用的網絡架構包括系統網架構和控制網架構兩個網絡架構，來分別進行數據傳輸。其中所述空壓站子系統、煙氣淨化子系統通過總線接入所述控制網架構傳輸數據。所述天車加料子系統、整流所子系統和槽控子系統通過6類非屏蔽雙絞線接入所述系統網架構傳輸數據。

在一個實施方式中，其中所述系統網架構是基於乙太網構架，其網絡拓撲結構採用P-P方式。其具體可以由100/1000M高速冗餘工業乙太網絡構成，用於所述工程師站、操作員站、控制站的連接可快速構建星型、環型或總線型拓撲結構的高速冗餘安全網絡，其符合IEEE 802.3及IEEE 802.3u標準，基於TCP/IP通訊協議，通訊速率100/1000Mbps自適應，傳輸介質為6類非屏蔽雙絞線或光纜。其中所述操作員站、存儲站、工程師站基於工業乙太網與所述控制站直接進行數據交換。

所述控制網架構是基於ProfitBus-DP現場總線構架，採用冗餘現場總線與各個I/O模塊及智能設備連接，同時支持星型網絡和總線型網絡。實時、快速、高效地完成與現場通訊任務，符合IEC61158國際標準(國標：JB/T10308.3-2001、歐標：EN50170，即Profibus-DP通訊協議)，傳輸介質為6類屏蔽雙絞線或者光纜。

如上所述，所述電解鋁自動化集控系統中使用的網絡架構，其與所述DCS中央集控系統內部採用的網絡架構是一致的，這也說明所述DCS中央集控系統是所述電解鋁自動化集控系統的核心，通過其才能將整個系統整合在一起。

進一步的，本實用新型涉及的電解鋁自動化集控系統，其涉及的設備可分為控制設備和現場設備兩種。其中所述控制設備包括電解鋁生產中涉及的生產裝置、公用工程及輔助設施的操作控制設備，這些設備可集中放在一個地方，例如，中央控制室。

現場設備的數據可通過電纜連接到現場設備的機櫃室，從現場機櫃室到中央控制室的信號傳輸採用冗餘單模光纜。操作管理人員在中央控制室完成現場設備的操作、控制、監測、報警及報表等工作。

進一步的，在一個具體實施方式中，其中現場設備的信息數據經過所述I/O端的現場部分，進入所述控制站進行計算，完成後在反饋到現場設備進行執行，整個過程為閉環控制。如需要調整，則可通過所述操作員站進行幹預。

本實用新型涉及的一種電解鋁自動化集控系統，其設置DCS中央集控系統，能夠完美兼容不同設備廠商的DCS、單片機、PLC、ECS等各種設備的自動化系統，從而實現企業內各個車間設備子系統之間的數據互通，改善操作人員的工作環境，實現了整個企業的集中化控制，從而提高了生產控制與管理水平。

需要指出的是，上述較佳實施例僅為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在於讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容並據以實施，並不能以此限制本實用新型的保護範圍。凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。