铝电解槽综合数据采集系统设计.doc

1、AIDAS铝电解槽综合数据采集管理系统 铝电解数据采集技术的新突破:首次在铝电解生产领域采用蓝牙无线测量技术前 言铝电解行业作为我国国民经济的战略性、基础性产业，为了适应我国社会经济发展、节能环保和实现可持续发展的客观要求，完成了行业重组和生产工艺技术的升级改造,淘汰了高能耗、高污染的自焙槽生产技术和装备，全面实现了铝电解槽的大型预焙化，极大地提高了企业的生产效率和产能，改善了生产作业条件，减少了环境污染.在这一产业升级改造过程中，铝电解企业积极把握历史契机,在全面推广并落实各项现代企业管理制度同时，努力推进以计算机技术和网络技术为核心的企业信息化建设,初步建立起适应铝电解企业特点的经营管理到

2、生产过程控制的信息化网络系统。而在这一系统中,铝电解槽运行参数将作为重要的基础性数据，为生产管理和工艺控制提供决策参考，是企业信息化系统中不可缺少的重要内容.“AIDAS铝电解槽综合数据采集管理系统”正是在这一背景下研制而成的，为国内首创,并已获国家专利。该系统的推广应用必将彻底改变铝电解现场数据采集的工作方式，提高数据采集工作的时效性和准确性，为完善企业信息化管控系统提供新的技术手段，将会极大地提升铝电解生产企业的现代化技术水平。一、系统概述“AIDAS铝电解槽综合数据采集管理系统”是我公司技术人员在长期从事铝电解微机控制系统推广应用过程中，针对铝电解企业为实现生产管理信息化，改变现有的铝电

3、解槽运行参数数据采集工作方式这一愿望,组织技术人员进行了深入分析和调研。在与企业相关人员进行广泛交流并积极听取他们建议的基础上，对该项工作的操作流程、内容及特点进行分析总结，运用当今计算机、电子和通讯等相关技术的最新成果，完成了这一系统开发研制，达到了系统设计的目标和要求,并在使用过程中也得到了用户充分肯定。 1。1、系统功能及特点（1）、取代以往仪表测量加手工抄录的作业方式，降低工作强度，提高工作效率；（2）、一表多能。能够同时完成七种电解槽参数的测量、录入和保存： 电解槽温度; 阳极分布电流； 阴极分布电流 阳极夹具压降； 炉底压降； 电解质水平； 铝水平；(3)、测量精度高，温漂及非线性

4、失真小，系统长期运行稳定可靠，免维护；(4)、采用蓝牙无线测量技术，可实现近距离遥测，消除工作人员槽前作业的安全隐患；(5）、利用蓝牙无线通讯功能,可实现采集数据的无线上传,摒弃传统的、繁琐的连线通讯方式;（6)、上位机的“铝电解槽运行参数信息管理系统"软件，人机界面直观、友好,操作简便;（7）、采用数据库编程技术，实现对电解槽运行参数的存档、编辑、查询浏览、历史曲线生成以 及报表打印等功能;(8）、上位管理软件带有联网接口,可通过局域网实现对电解槽运行参数的远程查看、打印，并为其它应用提供数据共享；(9)、系统采用开放式结构设计，软、硬件扩展性强，可按用户要求对系统进行优化或升级，

5、方便 灵活。1。2、系统拓扑结构图1. 系统拓扑结构图企业局域网HUB上位管理机打印机蓝牙数采模块手持式数据采集器电解槽 1。3、系统组成“AIDAS铝电解槽综合数据采集管理系统"主要由四部分组成：F IDAI100型铝电解槽综合数据采录仪；F BTDAM100型蓝牙无线数采前端模块；F 上位管理计算机(包括打印机、网络适配器和蓝牙适配器）；F 铝电解槽运行参数信息管理系统;二、IDAI-100型铝电解槽综合数据采录仪简介2。1、概述： “IDAI-100型铝电解槽综合数据采录仪”采用国际知名厂商最新设计的集成电路及微控制器、大屏幕液晶显示技术、蓝牙无线数据通讯技术以及安全可靠的大容

6、量锂聚合物电池及电源管理芯片。电路集成度高，结构设计紧凑，抗干扰及环境适应能力强,运行稳定可靠，完全可以满足铝电解生产现场环境以及数据采集工作的技术要求,在国内铝电解数据采集领域达到了先进水平。2.2、特点：（1)、采用大尺寸工业级液晶显示屏,可一屏显示4×8个汉字，带有背光功能， 非常适用于铝电解生产现场多粉尘且照明度较差的环境下使用。(2)、采用最新型的24位A/D转换器，具有转换精度高、线性好，长期运行稳定可靠，且能够自动校准,再加上电路经过精心设计，进一步增强了抗噪声能力,使其非常适合于直流小信号的测量.（3）、采用嵌入式蓝牙无线通讯技术,使该仪表在使用过程中更加方便灵活：不

7、但取代了传统的RS-232或USB等有线联机通讯方式,快速完成数据上传，最重要的是还可以利用插接到传感器上的远端无线测量模块，实现电解槽运行参数的无线遥测,这极大地提高了数据采集工作的效率，降低了作业人员的劳动强度，减少了槽前作业时间和生产安全事故发生的机率。（4)、采用安全高效的电源管理和电池电量计量芯片，能够自动完成从电池充电管理、多路电源转换输出到电池电量的实时测量,方便用户及时了解当前电源运行状况和电池剩余电 量；此外，结合大容量锂聚合物电池，使该仪表更加安全并具备超强的巡航能力，可持续工作达60小时以上（不开背光灯）。 (5)、采用新型大容量NVSRAM,数据安全可靠保存10年以上。

8、（6)、具有实时时钟(RTC)电路，可为用户实时提供年、月、日、星期、时、分、秒等时间信息。（7）、多种测量方式：不但自己可以插接传感器直接进行测量，而且还可通过蓝牙无线测量模块，进行近距离遥测.（8)、屏幕显示界面采用分级菜单设计方式,结构设计合理，功能设置完善，操作简便易懂,用户非常易于上手使用。（9)、用户可通过屏幕设置,选用3种类型的热电偶(K、J、N）进行槽温测量。（10）、按键面板采用PVC薄膜按键设计,具有防水、防尘功能且经久耐用；按键区域面积大，便于用户现场操作；设有“表单”快捷键，可使用户在多个“电解槽参数表单”之间进行快速切换,非常方便用户操作使用。(11）、仪表壳体材料采

9、用ABS工程塑料，具有优良的耐低温性和抗冲击性；采用加强结构设计，使壳体壁厚坚固而不易破损；全封闭机壳可防止有害烟尘对内部电路的侵害,因而使该仪表完全适用于铝电解生产使用环境.(12）、灵活的软、硬件设计结构，允许按用户要求，扩展或升级其使用功能和用途。2。3、功能框图：主菜单时间/日期时钟设置系统管理表单管理版本信息创建冲区据g 表单操作表单时、分、秒星 期年、月、日省电设置电池信息测量设置图2. 主菜单创建表单槽温表单阳极电流分布表单阴极电流分布表单阳极夹具压降表单电解质水平表单铝水平表单炉底压降表单图3. 创建表单操作表单打开表单关闭表单进入表单删除表单查看表单上传表单图4. 操作表单省

10、电设置关机时间待机时间测量设置热偶类型基准补偿测量方式电池信息电池容量剩余电量电池电压图5. 系统管理2.4、技术参数:（1)、微控制器：ATmage系列单片机 （7)、蓝牙(2）、时钟频率:22.1184 MH 频段:2。40 GHz,ISM z（3）、存储器 协议：BlueTooth V1.2 64 Kbyte Flash ROM 功率等级：Class2，+6 dBm12。25 Kbyte SRAM 接收灵敏度：-85 dBm256 Kbit NVSRAM 波特率：9600 bps（4）、操作系统：uCOSII （8）、液晶（5)、A/D转换器 点阵数：128×64 (4

11、5;8汉字） 类型: 视域尺寸：73mm × 39mm 分辨率：24位（不失码） （9)、功耗转换精度:1 V 最小：110 mW (关闭背光和蓝牙)积分非线性：1 ppm 最大：270 mW（打开背光和蓝牙) 输入范围：±625 mV 待机：23 mW转换速率：8次/秒 (10）、使用温度：15 +60基准电压:1。25V （11）、环境湿度：85% （无凝露)（6)、电池 （12)、尺寸：201mm × 92mm× 36mm类型：锂聚合物 (13）、重量：350 g 容量：2500 mAh 电压：4.2 V 充电方式:USB 三、BTDAM100型蓝

12、牙无线数据采集前端模块简介3。1、概述 “BTDAM-100型蓝牙无线数据采集前端模块”采用国际知名厂商最新设计的微控制器、高精度A/D转换器和嵌入式蓝牙无线数据通讯模块以及安全可靠的锂聚合物电池及电源管理芯片。电路集成度高,结构设计紧凑、牢固，抗干扰及环境适应能力强，测量精度高，电路运行稳定可靠,完全可以满足铝电解生产现场环境以及数据采集工作的技术要求，是无线数据采集系统中不可缺少的重要设备。3。2、特点（1）、模块体积小，重量轻，非常便于安装到各种传感器上；（2)、采用最新型24位A/D转换器,具有转换精度高、线性好，长期运行稳定可靠,并能够自动校准。优化的电路设计，使电路的抗噪能力更强,

13、非常适合于直流小信号的测量。（3)、采用嵌入式蓝牙无线数据通讯技术，实现近距离遥测，提高了现场人员的作业安全。（4）、具有USB充电及电源管理电路,可自动完成USB充电控制和电池电量管理。（5)、采用安全可靠的锂聚合物电池，容量大，使用寿命长。（6）、内置温度传感器电路,可为热电偶测温提供冷端温度补偿。（7)、带有联机和当前电池电量指示灯，方便用户及时了解当前模块工作状态。（8)、采用新型工业信号插接器，插头耐腐蚀，接触阻抗低，连接牢固可靠，外接线方便。(9）、外壳采用优质ABS工程塑料，具有良好的高-低温特性。全密闭机壳可防止有害烟尘对内部电路的侵害，因而使该测量模块完全适用于铝电解生产使用

14、环境。（10)、电路功耗低，电池续航时间长。3。3、技术参数(1)、微控制器：C8051F系列单片机 （6)、蓝牙(2)、时钟频率：11。0592 MHz 频段：2。40 GHz，ISM(3）、存储器： 协议：BlueTooth V1.2 16 Kbyte Flash ROM 功率等级：Class2，+6 dBm1280 byte SRAM 接收灵敏度：-85 dBm(4)、A/D转换器 波特率：9600 bps 类型： (7）、功耗：74 mW 分辨率：24位（不失码） (8)、使用温度：-20 +65转换精度：1 V （9)、环境湿度：85 (无凝露)积分非线性：1 ppm （10)、尺寸

15、:98mm × 49mm× 25mm 输入范围：±625 mV (11)、重量：100 g转换速率：8次/秒 基准电压：1.25 V （5)、电池 类型：锂聚合物 容量：1800 mAh 电压:4.2 V 充电方式：USB 四、铝电解槽运行参数信息管理系统简介4。1、硬件配置要求(1）、主机CPU最小为5x86 MMX，速度433MHz以上；(2)、主机硬盘：40G以上；（3)、内存容量:256M以上；（4)、LCD显示器分辨率1024×768(5）、10/100Mbps以太网卡（6）、USB蓝牙适配器(7）、打印机4。2、操作系统Windows 200

16、0 / XP / 7，Windows NT / Server 2003 / Server 20084.3、开发平台（1）、数据库：MS SQL Server 2000(2)、开发语言：VC+ 6.04。4、主要功能(1)、接收并处理由“IDAI-100综合数据采录仪"上传的采录数据；(2)、铝电解槽运行参数的存档及报表生成；（3）、铝电解槽运行参数报表的历史数据查看、编辑及打印输出;(4）、铝电解槽运行参数的曲线生成及浏览；(5）、可实现远程访问,数据查看；（6）、为网络系统提供数据共享；4.5、铝电解槽运行参数信息管理软件的结构框图图6. 铝电解槽运行参数信息管理软件结构框图铝电解槽运行参数信息管理系统打开报表查看