铝电解供电监控系统综合设计及实践探究

郑晓红

摘要：近年来，我国铝电解行业发展迅速，铝电解工艺中的供电监控系统已发展成为现在的由计算机自动控制的综合系统，为了更好的适应铝电解行业的发展，我们并不能停滞不前，而需要进一步加强研究，运用专业性更强及技术更先进的铝电解综合自动化系统，有效促进其进一步发展。鉴于此，本文笔者就主要针对铝电解供电监控系统的综合自动化设计与实现展开论述，希望通过本研究能进一步促进我国铝电解供电企业的长足发展。

关键词：铝电解供电监控系统;综合自动化;设计与实现

随着近年来我国铝电解厂生产规模的日益扩大，其自动化系统的应用范围也变得更加广泛，而当前我国综合自动化系统厂商的日益繁多，且各自动化系统厂商的综合自动化系统方案又各不相同，那么，怎样选择可靠性高、运行稳定且完全满足铝电解生产工艺要求的综合自动化系统！已成为当前铝电解企业的一个新兴课题，为有效促进综合自动化技术的稳定发展，切实提高供电系统的运行可靠性，就必须针对综合自动化系统的现状和发展趋势进行深入探讨，以求有效达成共识。下文从用户和供应商这两个角度出发，针对综合自动化系统的设计原则、构成方式、网络结构，及发展趋势谈几点浅见，希望能对同类企业发展提供帮助。

一、铝电解供电监控系统整体结构

基于工业以太网和现场总线的供电监控系统的整体结构，可知作为联系各监控设备并进行数据信息传递的核心，该供电监控系统的通信单元主要包括以太网通信网络、CAN现场总线网络及RS485通信协议三大部分。其中以太网通信网络主要用于各监控设备之间的监控信息的数据共享，确保各个监控单元上的数据信息均能够在任意的监控单元上进行查询，并将各数据信息统一传递至数据中心进行存储。CAN现场总线主要是用于连接不具有以太网接口的监控点，然后将其通过CAN现场总线间接的连接到就近的以太网接口上，实现数据的跨接口传输。RS485主要是用于各监控单元和井下供电设备之间的数据通信，各个井下监控单元内的数据信息通过RS485通信接口上传到网络系统内，同时接受控制中心传输的数据指令并发送到对应的供电设备内，实现远程监测控制。

二、铝电解供电监控系统的综合自动化设计意义

铝电解供电监控系统具有几个非常明显的特征，即结构模块化、集体管理、功能综合以及监视操作屏幕化等。但编制大型监控系统软件时，不能一味地只采用计算机语言，而是需要结合现有微电子技术、工业以太网技术、计算机控制技术、现场总线技术，在保障系统质量的基础上，有效节约时间与成本，提高系统本省的扩展性。其次，它还能够自动收集以及控制数据能够自动收集以及控制数据。因为电子自动化监控系统设置相对较高，并能自动收集以及控制数据能够很好地对现场进行实时监控。因为铝电解供电监控系统涉及到的组件是很多的，相应的信息数据数量也极多。一般情况下，可以将其储存的数据分为身份认证相关数据、安全策略相关数据以及审计等。其中身份认证相关数据则涉及到了用户与安全策略相关的信息等。而安全策略数据则涉及到了防病毒软件检查信息以及其系统补丁信息等。还有审计数据则包含了用户身份证所明确的信息及其安全认证信息等内容。不过需要注意的是，无论是以上哪一种组件，都需要基于相关规定来进行设计，从而提高其监控效果。

三、铝电解供电监控系统的综合自动化设计与实现

（一）监控系统的硬件连接

铝电解系统的控制主要是通过PLC和SEL模块实现的，其基本方式是将交流电转化为直流电，并在上位机上安装DH+网卡1784-KTX，与PLC组成DE+网络，以保障DE+网络的运作正常，使其不被干扰[3]。

（二）供电监控系统报警电路

供电系统的报警电路主要是用于在系統发生故障时能够及时发出相应的警报，该系统的报警电路主要是利用继电器和驱动电路构成，当系统内的供电设备发生异常时能够控制继电器的引脚吸合，实现报警[5]。在报警电路中，将三极管设置为报警电路的开关板，利用STM32的一个引脚控制光电开关通过控制耦合器来实现对三极管工作状态的控制，当三极管处于打开状态时系统的继电器吸合，当三极管处于关闭状态时系统的继电器断开。继电器的续流二级管主要用于给继电器的放电提供回路，在低电压状态下，分别表示系统的限流电阻和基值电阻负载匹配电阻，其作用主要是确保使三极管处于工作饱和状态。

（三）监控单元的杭干扰系统设计

由于供电系统需要长时间工作，且各种用电设备在频繁的启动、停止过程中会对电网产生较大的冲击，导致设备运行时不稳定性提高，另外为了有效的防止各种数据信号传输过程中的相互干扰，需要对供电监控系统设置抗干扰功能。根据试验验证，在系统线路采用具有屏蔽功能的屏蔽双绞线，同时对其实施有效的接地措施，由于CAN现场总线的CANE具有高电平和高组态两种工作状态，而其CANL则具有低电平和高电阻的工作状态，导致在实际工作中系统的高组态电平具有不确定性，因此为了确保系统抗干扰能力的有效性，在数据总线间接入大小为110Ω的电阻，用于降低系统回路中的阻抗，使系统具有稳定的电平值，减少信号在传输过程中的干扰，为了进一步增加系统的抗干扰能力，则需要在系统回路中增加一个匹配电阻，使总线的阻抗在各种工况下都具有阻抗连续性，确保对反射波的消除效果。

四、结束语

铝电解生产在科学技术的发展下，已进入了全新发展阶段，而且提高了其自动化的程度。铝电解供电监控系统应用优势非常多，所以，很有必要进一步加强对其的研究力度，运用专业性更强及技术更先进的铝电解综合自动化系统，但必须要遵循综合自动化系统原则，以进一步促进我国铝电解供电企业的长足发展。

参考文献：

[1]姚延海.铝电解整流机组综合自动化及PI神经网络控制器设计[D].中南大学，2004.

[2]张莹.大功率电解电源及其监控系统研究与设计[D].中南大学，2008.

[3]黄成玉，张全柱.新型矿井供电自动化远程监测监控系统的设计与实现[J].电气应用，2012，9（4）：84-88.

[4]江志远.多功能护理床视音频监控系统设计与实现[D].南昌大学，2019.

[5]张涵.基于VME总线的双冗余监控系统设计[D].哈尔滨工业大学，2019.