CN102409361A - 铝电解槽母线热电在线监测系统 - Google Patents

铝电解槽母线热电在线监测系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铝电解槽母线热电在线监测系统，它包括：检测单元，输出报警单元，人机界面单元和管理终端单元分别与智能控制单元连接，本发明具有检测精度高实时性强、抗干扰性好等优点，解决了目前铝电解槽母线系统电流与温度的检测依靠人工使用电压表和测温枪进行检测导致的主观因素影响大，检测结果准确性差等问题。

Description

铝电解槽母线热电在线监测系统
技术领域
本发明涉及铝电解槽母线在线监测技术领域，尤其涉及铝电解槽母线电流、温度的在线监测技术。
背景技术
现代铝工业生产全部采用熔盐电解法，即向电解槽通入强大的直流电进行电解生产铝，作为大电流的载体，铝电解槽母线系统不仅关系到铝电解生产的经济技术指标，而且关系到铝电解生产的安全。铝电解槽母线系统包括：槽周围母线、槽底母线以及立柱母线。目前，对铝电解槽母线系统电流与温度的检测一般依靠人工使用电压表（或电流互感器）和红外测温枪定期检测的方法进行，这种检测方法受主观因素影响较大，检测结果准确性较差，尚没有可实现铝电解槽母线系统电流与温度实时在线监测的自动化检测装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种铝电解槽母线热电在线监测系统
，以解决目前铝电解槽母线系统电流与温度的检测依靠人工使用电压表和测温枪进行检测导致的主观因素影响大检测结果准确性差等问题。
本发明的技术方案：
一种铝电解槽母线热电在线监测系统，它包括：
检测单元，用于检测电解槽母线的温度和电流，与智能控制单元电连接；
智能控制单元，接收并处理检测单元上传的温度和电流信号，将处理结果上传至人机界面单元和管理终端单元，接收和处理人机界面单元和管理终端单元下发的指令；
输出报警单元，用于输出声光报警，与智能控制单元电连接；
人机界面单元，用于人机交互，处理智能控制单元上传的信息，并将人机交互信息下发至智能控制单元，与智能控制单元电连接；
管理终端单元，通过智能控制单元提取母线电流、温度数据，实时显示等距压降、电流、温度的柱状图和变化曲线，进行历史数据回放、状态逻辑分析、数据存储、监测系统参数设置和修改，与智能控制单元电连接。
智能控制单元包括：信号调理模块和工控机，信号调理模块与工控机通过PCI总线连接，人机界面单元通过串行通信接口与工控机连接，管理终端单元通过以太网接口与工控机连接，输出报警单元通过声光信号输出模块与工控机连接，检测单元通过I/O端子与信号调理模块连接。
信号调理模块包括信号采集电路、功率放大电路和滤波电路，信号调理模块通过PCI总线与工控机进行数据交换。
检测单元包括热电传感器，热电传感器由测温元件、电流检测探头以及固定卡具组成。
人机界面单元由触摸屏或薄膜键的嵌入式平板显示器，或为普通液晶显示器和键盘、鼠标组成。
输出报警单元包括信号指示灯和扩音器。
 
本发明的有益效果：
本发明通过检测单元自动检测铝电解槽母线上的温度及电压，通过I/O端子送到信号调理模块，通过信号采集电路、功率放大电路和滤波电路处理后，送至工控机进行处理，当电流或温度数据没有处于标准阈值范围内，利用工控机驱动声光信号输出模块输出报警信号至输出报警单元进行声光报警，提醒工作人员采取相应处理措施或撤离现场工作人员，以避免事故的发生，本发明进一步设定预警阈值范围，预警阈值范围在标准阈值范围内，当母线电流或温度数据超出预警阈值范围，但还在标准阈值范围内时，不发出报警，只在人机界面单元显示预警信息，提醒操作人员注意；智能控制单元的工控机通过以太网接口与管理终端单元进行高速数据连接，利用管理终端单元提取母线电流、温度数据，实时显示等距压降、电流、温度的柱状图和变化曲线，可进行历史数据回放、状态逻辑分析、数据存储、监测系统参数设置/修改；本发明具有检测精度高实时性强、抗干扰性好等优点，解决了目前铝电解槽母线系统电流与温度的检测依靠人工使用电压表和测温枪进行检测导致的主观因素影响大，检测结果准确性差等问题。
附图说明：
图1为本发明系统组成框图；
图2为本发明原理图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明：
一种铝电解槽母线热电在线监测系统，它包括（见图1）
检测单元，用于检测电解槽母线的温度和电流，与智能控制单元通过屏蔽导线进行连接；
智能控制单元，接收并处理检测单元上传的温度和电流信号，将处理结果上传至人机界面单元和管理终端单元，接收和处理人机界面单元和管理终端单元下发的指令；
输出报警单元，用于输出声光报警，与智能控制单元通过屏蔽导线连接；
人机界面单元，用于人机交互，处理智能控制单元上传的信息，并将人机交互信息下发至智能控制单元，与智能控制单元通过串口通讯采用数据线连接；
管理终端单元，通过智能控制单元提取母线电流、温度数据，实时显示等距压降、电流、温度的柱状图和变化曲线，进行历史数据回放、状态逻辑分析、数据存储、监测系统参数设置和修改，与智能控制单元通过以太网连接。
智能控制单元包括（见图2）信号调理模块和工控机，信号调理模块与工控机通过PCI总线连接，人机界面单元通过串行通信接口与工控机连接，管理终端单元通过以太网接口与工控机连接，输出报警单元通过声光信号输出模块与工控机导线连接，检测单元通过I/O端子与信号调理模块屏蔽导线连接，智能控制单元由于采用工控机，因此需要配置散热器，以防止温度升高影响速度和精度，为了给信号输入和输出供电，需要设立独立的供电模块，智能控制单元提供电源。
信号调理模块包括（见图2）信号采集电路、功率放大电路和滤波电路，信号调理模块通过PCI总线与工控机进行数据交换，
检测单元包括热电传感器，热电传感器由测温元件、电流检测探头以及固定卡具组成，测温元件为热电阻或热电偶等接触式测温元件，测温精度为0.1℃，量程为0～800℃，通过压接或粘接的方式固定在卡具上。电压检测探头材料为高电导率的金属材质，通过压接的方式固定在卡具上。
人机界面单元由触摸屏或薄膜键的嵌入式平板显示器，或为普通液晶显示器和键盘、鼠标组成。
输出报警单元包括信号指示灯和扩音器。
实施例1：电解槽正常生产时，将热电传感器安装在本槽槽周母线、槽底母线以及立柱母线表面。智能控制单元内部的信号调理模块采集母线系统等距压降、温度信号，并放大、滤波、A/D转换。信号调理模块将数字信号送入工控机，工控机内部软件计算母线电流值，得出母线系统温度与电流分布情况，并将温度与电流分布状况判别结果和处理建议输出至人机界面单元，人机界面单元通过串行接口连接工控机实现人机交互。管理终端单元通过以太网接口与智能控制单元通讯，提取母线电流、温度数据，实时显示等距压降、电流、温度的柱状图和变化曲线，进行历史数据回放、状态逻辑分析、数据存储、监测系统参数设置/修改。
当槽周母线、槽底母线或立柱母线电流或温度超出预警阈值范围，但还在标准阈值范围内时，人机界面单元上显示预警信息；当电流或温度没有处于标准阈值范围内，信号灯报警和扩音器语音提示报警。
实施例2：当采用引流的方法对大修槽阴极钢棒与阴极软带进行焊接或者对铝电解槽母线系统进行改造时，将热电传感器安装在本槽槽周母线、槽底母线、立柱母线以及下游槽立柱母线表面。智能控制单元内部的信号调理模块采集母线系统等距压降、温度信号，并放大、滤波、A/D转换。信号调理模块将数字信号送入工控机，工控机内部软件计算母线电流值，得出母线系统温度与电流分布情况，并将温度与电流分布状况判别结果和处理建议输出至人机界面单元。人机界面单元通过串行接口连接工控机实现人机交互。管理终端单元通过以太网接口与智能控制单元通讯，提取母线电流、温度数据，实时显示等距压降、电流、温度的柱状图和变化曲线，进行历史数据回放、状态逻辑分析、数据存储、监测系统参数设置/修改。
当槽周母线、槽底母线或立柱母线电流或温度超出预警阈值范围，但还在标准阈值范围内时，人机界面单元上显示预警信息；当电流或温度没有处于标准阈值范围内，信号灯报警和扩音器语音提示报警。
以上说明仅处于说明目的，本发明的保护范围以权利要求书记载的内容为准。本领域技术人员应当理解，在阅读本发明说明书后轻易做出的修改、替换等形成的实施例落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种铝电解槽母线热电在线监测系统，它包括：
检测单元，用于检测电解槽母线的温度和电流，与智能控制单元电连接；
智能控制单元，接收并处理检测单元上传的温度和电流信号，将处理结果上传至人机界面单元和管理终端单元，接收和处理人机界面单元和管理终端单元下发的指令；
输出报警单元，用于输出声光报警，与智能控制单元电连接；
人机界面单元，用于人机交互，处理智能控制单元上传的信息，并将人机交互信息下发至智能控制单元，与智能控制单元电连接；
管理终端单元，通过智能控制单元提取母线电流、温度数据，实时显示等距压降、电流、温度的柱状图和变化曲线，进行历史数据回放、状态逻辑分析、数据存储、监测系统参数设置和修改，与智能控制单元电连接。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽母线热电在线监测系统，其特征在于：智能控制单元包括：信号调理模块和工控机，信号调理模块与工控机通过PCI总线连接，人机界面单元通过串行通信接口与工控机连接，管理终端单元通过以太网接口与工控机连接，输出报警单元通过声光信号输出模块与工控机连接，检测单元通过I/O端子与信号调理模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽母线热电在线监测系统，其特征在于：信号调理模块包括信号采集电路、功率放大电路和滤波电路，信号调理模块通过PCI总线与工控机进行数据交换。
4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽母线热电在线监测系统，其特征在于：检测单元包括热电传感器，热电传感器由测温元件、电流检测探头以及固定卡具组成。
5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽母线热电在线监测系统，其特征在于：人机界面单元由触摸屏或薄膜键的嵌入式平板显示器，或为普通液晶显示器和键盘、鼠标组成。
6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽母线热电在线监测系统，其特征在于：输出报警单元包括信号指示灯和扩音器。
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