铝电解智能控制系统

1、包头新恒丰能源有限公司 600KA电解铝工程计算机控制系统招标技术条件1.总则 本技术条件使用于包头新恒丰能源有限公司600KA电解铝工程计算机控制系统。本技术条件仅提出一些基本的要求，乙方应提供技术先进、性能完善、成熟可靠的产品以满足用户的需要。本次招标范围：（252）台槽控机及上位机系统。2.地理环境年平均环境温度: 4.8海拔高度: 1377-1401.7m最高温度: 38.6最低温度: 36.1电源相数: 3相安装方式: 壁挂式安装3. 工作环境 温度： -36.160 相对湿度： 80% 磁场强度： 150高斯 供电电源： 隔离交流380V10%, 50Hz2% 三相五线制 隔离交流

2、220V10%, 50Hz2% 二相二线制 模拟电流信号： 420mA和05V 一、主要技术要求铝电解槽计算机控制系统是铝电解生产的关键技术装备，是铝电解槽技术不可分割的组成部分，是铝电解槽技术经济指标能否实现的关键技术因素之一。本电解生产系列的槽型为600KA预焙阳极铝电解槽。根据该电解槽的技术要求，铝电解槽计算机控制系统与槽控机必须与该槽型的原则要求相适应。控制系统应采用集散式多级分布控制和决策管理相结合的结构形式；控制系统应将数据采集、过程监控和生产管理有机结合起来，保证系统可靠性高，适应性强，实用，维护灵活方便；本工程拟采用的铝电解槽计算机控制系统与槽控机投运后应确保本电解生产系列采用

3、的600KA铝电解槽能达到国内领先的技术经济指标。二、控制系统的主要技术要求2.1 控制结构：一台槽控机控制一台电解槽，每63台槽为一个工区，每个车间分为二个工区，每个车间由一台上位机进行数据通讯。上位机至电解厂房之间的通讯采用单模光缆为通信介质（通讯使用的光-CAN转换（或者以太网）设备采用通用设备）。上位管理级由环型网络结构组成以太网，并通过交换机接入公司局域网和以太网。整个系统须采用“槽控机-区域监控微机-计算机局域网（网络数据库）-终端用户”分布式体系结构。主要由槽控机、区域监控微机和电解生产异常信息智能语言报警系统三部分组成。槽控机属于现场控制级设备，区域监控微机和异常信息智能语音报

4、警系统属于系统监控级设备。每台电解槽均配备一台槽控机作为现场控制设备，它实时采集槽电压和系列电流等现场信号及各种人工操作指令，根据电解槽的实际生产状况，自动调节和控制电解槽的能量平衡与物料平衡，配合上位机实现智能控制系统的关键参数修改，使电解生产保持在高效平稳的状态下运行。区域监控机通过CAN/NET实现与各槽控机通讯，实时监视各电解槽的生产运行过程并实现控制参数修改、信息收集、汇总与报表制作打印、报表数据可自由组合，数据保存至网络数据库等生产管理功能。监控计算机还可通过高速以太网卡接入计算机局域网。电解生产异常信息智能语音报警系统实现对电解生产槽的异常信息实时播报功能。控制系统主要技术指标：

5、（1）槽电压采样范围0100伏（自动换档），线性误差小于万分之一，采样精度优于1；（2）槽电压控制目标范围：20mv；日均电压控制精度：20mv；（3）氧化铝浓度控制范围：1.52.5； (4) 效应判定时间15S；（5）阳极效应系数：0.05（6）电流效率达到94%以上；2.2 槽控机 槽控机箱体采用双开门壁挂式结构。箱体与箱门制作应规则、平整、不得有机械变形，箱门、门锁、门把手安装牢固，箱门开、闭灵活好用，箱体密封良好，箱体制作材料采用冷轧钢板厚度为2mm，门锁钥匙要统一，便于开启；动力箱和逻辑箱为一体式，既美观又便于安装。 2.2.2逻辑部分及动力部分采用各自独立的电源；线路板的布局及安

6、装方式合理，并且便于维修和更换；各接线端子、接插件接触良好；端子排有足够的绝缘水平和阻燃性能。漏电流10mA，满足UL和CSA安全标准。绝缘电阻：输入与地，输入与输出之间在环境温度205和相对湿度为90的情况下，绝缘电阻30M，满足VDE绝缘标准。 2.2.3 动力、逻辑部分主要元器件选用施耐德或同等产品，性能稳定可靠。电压显示表两块，动力单元和逻辑单元加以区分，以保证任一单元有故障时仍有电压显示。2.2.4输入部分、输出部分、采样部分及通讯等与逻辑部分的信号传输电路均采取隔离措施，输出驱动电路有相关保护，例：有过压、过流保护措施等。2.2.5面板设计合理，便于操作，数据及信号显示，准确、清晰

7、，所选元器件适用电解厂房高温和强磁场环境的要求。槽控机参数查看采用轻触按钮（不小于10万次）。2.2.6槽控机动力箱设有急停按钮，可在故障发生时快速切断阳极升降电源（380V）开关，使断路器分励脱扣器动作、同时切断主回路。2.2.8控制系统网络化：采用现场总线工业控制网络或工业以太网控制网络。需结构简单、可靠，负载能力和抗干扰能力强。2.2.9 槽控机工作环境指标：槽控机工作温度：-2070抗磁场干扰：150GS防护等级：IP54 槽控机面板同时采用数码管与液晶显示屏，可显示电解槽的各种实时状态、控制过程及保存相关信息，包括：本槽槽号、自动、手动指示，通讯状态指示，效应指示，效应处理指示，正常

8、处理指示，阳极升降指示，打壳加料指示，加料周期指示，换极位置、出铝、抬母线指示；可在槽控机面板上查询当前设定电压、目标电压、噪声值、针振幅度、摆动幅度、当前时间、加工间隔、最近加料时间、最近分子比、最近原铝质量、最近槽温度、最近Fe含量、Si含量、品位、最近出铝量、故障代码、下次AE间隔、AE已发时间、AE持续时间(当效应发生时自动切换到该处)、AE峰值电压、AE平均电压、最近AE类型、最近4日AE总数、当日氟盐量、氟盐余量、24小时氧化铝总量、24小时平均电压、24小时平均电流、报警信息、最近RC时间等。2.3槽控机电路主要技术要求： 槽控机具有逻辑箱自动和半自动态外和动力箱上纯手动操作功能

9、。 对阳极动作的保护具有软硬件两方面保护，以保证阳极动作的万无一失。 2.3.3 具有自诊断功能。当槽控机出现故障时，能够在槽控机面板上显示故障信息，且同步传送至上位计算机，并可选择向现场播报的故障信息。 具有高精度的槽电压数据隔离采样，并具有强抗干扰能力。 具有提升机上、下限检测及保护功能，阳极升、降电路具有完整、可靠的安全保护措施。可控制18个电磁阀，即8个打壳、8个下料、2个氟盐。并预留2路24VDC输出口备用，预留18路数字信号接口与8路模拟信号接口，接收气缸反馈信号。 具有良好的技术扩展性和安全可靠性。电源、CAN-BUS、电流采集回路等应具有防雷击措施，确保在雷雨天气计算机控制系统

10、的正常运行。当上下两级通讯异常时，保证槽控机可独立工作，并可恢复至服务器。当服务器发生故障时，上位机与槽控机可独立运行。槽控机具有掉电保护措施，使各种设定参数不丢失，再恢复上电时，保持掉电前的设定控制参数。数据采集精确化：槽控机必须采用高性能的VF、IF转换器，确保温漂小，精度高。效应报警采用效应灯、语音报警，并提供支持报警电笛的控制接点。语音报警以工区为单位进行报警。 2.3.15 母线上下限位开关采用24V安全电压，并具有隔离措施。2.4 槽控机硬件主要技术条件： 工作电压（逻辑供电）：AC220V（15%），频率50HZ（2%） （动力供电）：AC3相380V（10%），频率50HZ（2

11、%） 工作方式：为连续工作方式 隔离耐压：槽控机内部用电与外部供电必须有相应的隔离措施。隔离变压器初次级间要求承受2000V直流耐压（连续）带光电隔离的电路间要求承受1000V直流耐压（连续） 稳压电源：槽控机逻辑部件用稳压电源采用开关稳压电源。耐压要求：5V、12V及AC220间应能承受500V直流耐压输出电压偏差（工作电压为AC220V时）：5V2.5% 12V10%稳定度：Ku 5V1.5% 12V1.5% 采样精度：优于12.4.6打壳机头动作情况检测与故障声光报警功能，即打壳气缸动作延时10秒不自动回位，进行声光报警，同效应报警类似。信号采集采用数/模开关（安装在打壳汽缸上）。声音报

12、警采用分路播报，即哪个打壳气缸没有回位，播报哪个气缸故障。2.4.7 效应报警采用效应灯、语音报警以及报警电笛三种模报警方式。语音报警为分工区报警。2.4.8 效应报警灯、打壳机头动作报警灯电源应有隔离措施，灯具选择24V LED发光灯具，要.求低功耗、耐高温，效应灯为红色，打壳动作报警灯为黄色.效应报警电笛为音乐发声，音量大于100分贝.2.4.9 逻辑箱显示面板采用耐高温（ 80以上）、耐腐蚀、透光度良好的材料（或者采用液晶屏、点阵屏）。2.4.10计算站机房至电解厂房第一台槽控机之间的通讯采用光缆通讯介质，以保证数据通讯线路的可靠防雷。2.5系统软件主要技术要求控制系统的软件包括槽控机控

13、制软件、上位机监控软件和服务器数据管理、客户端管理监视软件等，可自动获取来自化验室、电测组等数据。监控软件工艺参数修改灵活，在权限允许的情况下，可以修改下位机的任何参数。槽控机控制软件可充分满足600KA大型预焙电解槽的工艺控制需求，技术成熟、可靠。上位机监控软件和管理机软件操作界面友好，操作简便、功能齐全。 槽控机软件的主要技术要求正常槽电阻控制（即升阳极和降阳极）；正常加料控制；效应预报加料控制； 正常效应与突发效应检出、效应报警与效应预处理控制；抬母线操作跟踪；氧化铝浓度自适应控制；单点打壳、单点下料控制功能；出铝操作及出铝后控制，并及时显示和保存相关操作信息；换极操作及换极后控制，并及

14、时显示和保存相关操作信息；换极单点停料功能；波动的早期诊断与处理。槽控机阳极动作保护可靠，例：提升机限时动作保护，限压、限时保护等；具有硬件看门狗保护电路和相应的软件保护功能；工艺参数设置和显示；参数掉电保护； 管理机软件的主要技术要求：各种生产工艺参数的设定、修改和查看，可以查看单槽的实时电压、实时工作状态、车间系列电压、系列电流的实时显示，可以通过上位机查看到下位机的一切工作状态（即槽控机面板的工作信息并能逐一查看）班报、日报、效应报、换极、出铝、抬母线报表、统计报表和参数修改记录报表槽控机运行故障报表等数据报表的制做和打印并能通过EXCEL查看保存，电压、电流等综合历史曲线的显示和打印，

15、故障及重要信息的语音自动按工区播出报警，槽控机历史动作、状态的记录与查询，能够自动导入电解生产管理报表所需的化验分析等数据。能够及时快速的读取、下发电解槽所需的各项工艺参数。历史曲线要求显示电流、电压、电阻、下料间隔、针振、摆动、斜率、累斜等数据。 2.5.3系统软件必须提供网络版本，网络客户端程序（采用Web模式）。客户端程序运行流畅、满足至少100客户以上同时运行，具有电解实时数据监视、报表、曲线、所有参数察看打印、系统分析等功能。网络数据库保存至少10年以上的数据。2.5.4 电解槽异常信息分工区广播报警。语音报警为分工区报警，可由计算站自行选择设定，可选择为对机房，对现场各工区两点同时

16、报警，各工区也可直接人工播报。2.5.5 系统软件具有限电（电流大幅变化、电流检修）应急处理功能、下发模拟电流功能，不影响正常控制。2.5.6 可同步实时在各监控机和各网络客户机显示来自整流所的系列电压、系列电流，并在班报、日报、统计报表上给出平均值。2.5.7在班报、日报、统计报表中能显示出车间和整个系列的统计信息；系统分析报表、历史曲线等需严格按照甲方要求进行制作，并根据甲方不同时期对数据的要求可以灵活的调整报表或历史曲线的内容。 2.5.8 统计报表能显示出各时间段内的统计数据。2.5.9 铝电解槽计算机控制系统可通过加设硬件防火墙与公司内部网络实现互联、数据共享。2.5.10槽控机的任

17、何动作信息和故障信息都能在历史曲线和报表里反映出来，以便信息查询。可保存30天以上故障及效应历史记录信息。 2.5.11 具有成熟的过程监控软件、信息管理分析软件，以支持槽控机有效地实现氧化铝浓度控制、热平衡控制、电解质成分控制、电解槽温度控制。2.5.12可依权限修改相关工艺控制参数。自动审核和下发（由工区长向上级提出参数修改意见，车间主任进行审核，再提交计算站由值机员确认后下发，该过程由客户端软件完成，实现无纸化流程）。3 后台数据库维护方便，历史曲线的保存、清除、备份、还原、导出方便。2.5.14槽控系统投入使用后提供一切软件应用程序、资料及负责相关技术人员的培训。三、 供货范围及时间3

18、.1、供货范围（252）台槽控机及其上位机。详细清单见附表。3.2、供货时间（2018年5月10）前，提供164台槽控机及上位机设备，其余槽控机在2018年6月15日前提供。四、设计、安装与调试4.1材料供货范围：甲方负责提供安装所需电缆，穿线管等。所需电缆型号规格由中标方提出，必须保证要适应电解厂房的环境。安装所需辅材（如绝缘件、膨胀螺栓、接线辅材等）由投标方提供，费用包含在报价中。4.2安装：所有槽控机施工、安装由中标方负责，甲方负责验收槽控机、槽控机到电解槽的走线管、总线重复器、电流信号驱动器、电流转换器、电缆桥架、支吊架等距电解槽米之内的安装物必须做绝缘处理。槽上部灯具安装采用绝缘法安装。安装时，户内走线采用绝缘电缆桥架配合穿线软管，户外采用电缆桥架。4.3调试及试车：安装完毕后乙方派技术人员进行通讯等软硬件调试、空负荷、负