鋁電解計算機遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)論文
摘 要：鋁電解控制系統(tǒng)是電解鋁生產(chǎn)過程中最重要的控制技術(shù)之一，是電解鋁生產(chǎn)過程的核心。目前，隨著鋁電解控制系統(tǒng)在電解槽上的廣泛應(yīng)用，鋁電解自控技術(shù)在我國已發(fā)展至一個比較成熟的階段。本文重點論述鋁電解工藝生產(chǎn)過程中，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)過程。
關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；技術(shù)；核心；遠(yuǎn)程；監(jiān)控系統(tǒng)
1.前言
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，國內(nèi)外各大鋁廠對鋁電解控制的需求也不斷的變化。鑒于鋁電解自動控制系統(tǒng)是電解鋁生產(chǎn)過程中最重要的自控系統(tǒng)之一，其運行效果的好壞直接影響到電解生產(chǎn)能否穩(wěn)定運行。
2.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及功能
2.1 數(shù)據(jù)傳遞模式
鋁電解遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)傳遞模式是：槽控機通過光纖向接口機傳遞數(shù)據(jù)信息，接口機將數(shù)據(jù)存入后臺數(shù)據(jù)庫，完成數(shù)據(jù)的“寫”操作;管理機通過網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)接口，將數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)取出，進(jìn)行統(tǒng)計、匯總，從而完成數(shù)據(jù)的“讀”操作。作為系統(tǒng)的終端，要具備管理機功能，即完成將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中實時的讀出。
2.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成包括局域網(wǎng)和CAN通訊網(wǎng)。CAN通訊總線協(xié)議，是德國奔馳汽車公司自行研制開發(fā)的通訊處理方式，現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)場控制。CAN卡的主要作用是完成工控機與現(xiàn)場控制設(shè)備的通訊處理與輸送，是工業(yè)控制過程中不可或缺的通訊設(shè)備。
2.3 軟件結(jié)構(gòu)及功能描述
現(xiàn)階段，鋁電解鋁電解遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由三大部分組成，分別是后臺數(shù)據(jù)庫、接口機子系統(tǒng)、管理機子系統(tǒng)。
1)后臺數(shù)據(jù)庫負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的存儲和部分應(yīng)用邏輯的實現(xiàn)，根據(jù)行業(yè)需要，能滿足生產(chǎn)需要的大型數(shù)據(jù)庫主要是ORACLE與SQL SERVER兩種，我公司在實踐過程用所應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫是SQL SERVER。
2)接口機子系統(tǒng)
接口機子系統(tǒng)處于后臺數(shù)據(jù)庫和CAN總線之間，重點完成下位機數(shù)據(jù)的及時反饋和設(shè)定參數(shù)的準(zhǔn)確下發(fā)。如果在數(shù)據(jù)庫無法正常工作的狀況下，接口機能夠獨立完成數(shù)據(jù)的存儲與下發(fā)功能，保證了生產(chǎn)的正常進(jìn)行。
圖2-3 接口機子系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)圖
3)管理機子系統(tǒng)
管理機子系統(tǒng)是鋁電解遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的最高層，負(fù)責(zé)綜合監(jiān)控、語音報警、報表打印等功能的實現(xiàn)，特別是對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的各項匯總與計算以及歷史數(shù)據(jù)查詢與分析。
2.4參數(shù)管理
參數(shù)管理模塊的功能是實現(xiàn)所有的與生產(chǎn)密切相關(guān)的各種參數(shù)的查詢、修改和存儲。參數(shù)設(shè)置的好壞，直接關(guān)系到槽子的運行情況與控制效果。
2.5系統(tǒng)設(shè)置
系統(tǒng)設(shè)置模塊主要對系統(tǒng)運行的一些必要配置信息進(jìn)行設(shè)置，確保上位機系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，以及語音報警系統(tǒng)的正常工作。
2.6系統(tǒng)操作
系統(tǒng)操作模塊完成各種監(jiān)控界面的切換，以及槽控機的控制面板的仿真顯示。
2.7報表管理
報表管理模塊以組態(tài)的方式向用戶提供了單槽和系列槽的各種報表，方便用戶進(jìn)行各種考核和分析，并進(jìn)行生產(chǎn)成本的有效控制；同時，通過故障報表，用戶可以詳細(xì)了解電解槽的運行狀態(tài)，對各類故障進(jìn)行有效的防范，減少風(fēng)險。
2.8權(quán)限管理
主要是為了加強上位機系統(tǒng)的安全和管理而設(shè)置。
2.9實用工具
是為了定期對數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行清理，保障系統(tǒng)通訊的穩(wěn)定；通訊測試是幫助維修人員及時解決通訊故障。
3.系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)
鋁電解監(jiān)控系統(tǒng)以局域網(wǎng)和CAN網(wǎng)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕A(chǔ)環(huán)境，引入了大型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫SQL SERVER；同時采用了數(shù)據(jù)倉庫的思想，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的存儲和查詢。
3.1 運行環(huán)境
服務(wù)器操作系統(tǒng)：Microsoft Windows 2000 Server 中文標(biāo)準(zhǔn)版�？蛻舳瞬僮飨到y(tǒng)：Microsoft Windows 2000中文版。后臺數(shù)據(jù)庫：SQL SERVER。
3.2 監(jiān)控表的建立
監(jiān)控表是鋁電解廠生產(chǎn)過程中所需要的各種監(jiān)控數(shù)據(jù)，電解槽生產(chǎn)情況的好壞、監(jiān)控系統(tǒng)的控制效果的好壞，直接來源于監(jiān)控表的信息采集。
在鋁電解生產(chǎn)中，每個系列的生產(chǎn)情況各異，其電解槽的臺數(shù)和槽號分布各不相同，監(jiān)控表的建立也千差萬別。基于這種實際情況，采用了動態(tài)建表的方式，每個系列可以根據(jù)自己的實際情況完成監(jiān)控表的建立過程。這種動態(tài)建表的應(yīng)用邏輯，主要由后臺數(shù)據(jù)庫來完成。
3.3 數(shù)據(jù)的采集與提取
數(shù)據(jù)的采集與提取，主要負(fù)責(zé)兩個功能：接收CAN網(wǎng)來的實時采樣信息，并進(jìn)行解析；將需要下發(fā)的各種參數(shù)和控制信息進(jìn)行反向解析，轉(zhuǎn)換成符合CAN標(biāo)準(zhǔn)的信號，發(fā)送至CAN總線。
3.4 數(shù)據(jù)的組織與存儲
數(shù)據(jù)的組織與存儲是系統(tǒng)另一個核心問題，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的好壞、數(shù)據(jù)庫性能的優(yōu)化與否，將直接對網(wǎng)絡(luò)客戶產(chǎn)生影響，因此我們采用了大型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫SQL SERVER。對于歷史數(shù)據(jù)，則采用數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行處理。
3.5 信息的顯示
信息的顯示，是系統(tǒng)與用戶交互的主要部分。信息顯示主要由顯示面板、動態(tài)曲線、歷史曲線和報表輸出四部分組成。
3.6 基于網(wǎng)絡(luò)的信息的傳輸
基于網(wǎng)絡(luò)的鋁電解監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計，需要考慮網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸，這主要包括動態(tài)數(shù)據(jù)、管理數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。
4.結(jié)論
鋁電解監(jiān)控系統(tǒng)作為鋁電解生產(chǎn)過程中不可缺少的一部分，它的設(shè)計直接關(guān)系到生產(chǎn)的好壞。本文討論了基于網(wǎng)絡(luò)、大型數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫思想的鋁電解監(jiān)控系統(tǒng)平臺的設(shè)計與實現(xiàn)技術(shù)。鋁電解遠(yuǎn)程系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定、可靠，節(jié)約了成本，提高了管理水平，可以為電解鋁工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)帶來豐厚經(jīng)濟效益。
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