青海桥头铝电股份有限公司青海810000
摘要：电解操控设备作为一类新型设备，科技型较强，是一类新型的设备，为生产和生活提供了很多的便利条件。铝电解槽智能控制设备工作原理相对简单，可以通过对内部软件的合理应用，来控制不同的功能。铝电槽是电解生产中的重要组成部分，是自动化控制的重要组成部分，通过电解槽阳升降和打壳来完成，当电解槽出现问题时，及时处理，提高系统的安全性。
关键词：电解槽、槽控机、安全保护
一、槽控机的自动控制原理
槽控机的自动控制原理：依靠输入通道来收集电解槽的电压值和电流值，然后依照原有输入的系列、单槽等相关数据参数来处理解决一系列的操作信号和方式，将解析出来的阳极升降信号进行输出，控制电解槽平衡。在数据传输方面，槽控机主要是利用CAN转以太网与工作站进行连接，这样能够实时的将相关的数据进行传输，还可以快速的完成接受和响应，运用网络方式完成实时以及历史的数据传送和读取。
二、槽控机安全保护的相关措施
作为电解槽的直接控制设备，槽控机可以高效、准确的进行电解槽电压和电流的收集与调节，同时控制物料平衡与热平衡状态，现阶段，常用的控制软件基本可以分为三个种类，依次为热平衡控制、双平衡控制以及三度控制。这三类控制中，优势最为显著地为热平衡控制，控制原理为通过对操控设备的母线升降机构来实现的，实现阳极和阴极之间的距离调节，以此来计算所需要的能量。如果距离增加，则电解槽压力下降，压力降升高，导致能量扩大，距离降低，电解槽压降变小，能量吸收量降低，槽控设备的安全监测措施主要包括下述几个方面：
1.软件的保护
最重要的软件保护就是定时保护，定时保护需要预先设定好程序，对升降阳极的时间进行控制，通常将时间规定为3秒-6秒，当超过了这一时间，程序则会中断，阳极不再继续升降，过压力保护和欠压力保护都需要预先做好设定，当输入最大电压值和最小电压值以后，如果超过了合理的范围，程序就会不再执行命令，阳极不再继续升降。另外，需要合理控制电解槽的升降时间，包括三个时间段，分别为0.5、0.8和1.0，可以依照工艺标准进行选择，软件中包括自动检测和诊断处理系统，可以监控控制槽的状态以及性能，一旦出现问题或者故障，可以对错误指令进行全面的读取，判断故障位置，载荷监控设备合理连接，发送信息以及故障代码，同时发出警报，实现问题的合理处理，保证设备的正常运行。
2.硬件的保护
2.1定时设备的安全保护和硬件的定时保护
在采集板中，定时设备和固态继电设备配合，当采集板检测到主接触设备连通时，定时设备开始工作，如果接通时间超过了确定的数值，（通常为10秒，也可以借助电位设备进行调节）555输出的形式为低电平，固态机电设备断开控制电源，实现系统的防护。对于保护电路三种状态下的阳极升降操作，都存在保护作用，但是需要注意保证采集板上定时开关的设定，才能实现电路的保护。二级硬件定时保护，在操作板上，由4060配合固态继电设备构成，当操作板检测到采集板的接通信号时，定时开始，如果超过已经设定的时间，设定的时间一般是三秒，可以对电位设备进行综合调节，断开接触设备控制回路，实现电源的合理保护。这一保护电路无法实现对手动状态下阳极升降操作发挥保护作用。
2.2阳极母线上下限的安全保护
可以实现保护上限以及下限的安全，以保证电解槽阳极母线的活动范围在0-400毫米的范围内，避免母线运作超过规定的时间范围。导致电解槽无法正常工作，构件发生破损，引发安全事故。阳极母线的活动范围就是运动行程，通过电解槽上方的行程探测设备来实现有效的控制作用。将契合CPU相连接，发出上限位以及下限位信号，实现对母线的控制，在达到上限位时，进行降级操作，不允许上升操作，这种母线的控制方式有助于实现母线运行效率的提高，保证系统的正常工作。
2.3主接触设备防粘连设计和相互锁定设计
在主接触设备防粘连电路中一共设置了四个接触设备，其中包括两个管控阳极升降设备，数值分别为3千兆和4千兆。运行中，通过常闭触点完成串联操作，和数值大小为1千兆的主接触设备实现并联，将其与1千兆和2千兆的线圈相结合，实现线圈和自身的交互式的串联。这一操作的意义在于可以很好的保护主接触设备正常运转，一旦一方接触设备发生粘连，电机仍然可以正常运行。降低了事故的发生率。在大小为3千兆、4千兆的电炉线圈中，和常闭触点进行串联，保证升降接触设备可以相互吸合，实现接触设备的相互联系，合理锁定。
2.4抗干扰保护
在操控设备的主回路控制系统中，通过采用型号为直流380伏、直流220V的隔离变压设备来对控制电源进行一次隔离，然后二次隔离交流380伏，如果压力变更为大于直流220伏，可以分成两个部门，一个部分是应用在操控设备系统的低压回路中，另一部分在变压设备的作用下实现气压的转变，转变为交流12伏、交流5伏，供槽设备逻辑集成电路板可以用于电源。在实际的工作中，可以全面消除对集成电路的影响，在电路板中使用去耦电容配置。
2.5手动阳极升降安全保护
手动操作是槽控机完全脱离自动控制状态的操作模式。通常是在供电系统出现系列限电、停电等异常情况下转到手动状态的操作模式。在手动状态下，槽控机会失去上位机监控及系统软硬件的保护，使阳极升降失控的风险性大大增加。
3.打壳下料的安全防护
电解槽在运行的过程中，槽电压和设定的电压相联系，数值变化随着电解槽的设定电压变化而发生改变，通过打壳下料实现电压平衡，当下料出现异常或者下料不均，电解槽都会受到影响。如果电阻数值不稳定，则在标准的范围内，计算机的监控系统会对设备进行全面的检测，如果出现问题，就会报警，维修人员可以及时的了解设备的状况，并进行有效的处理。
三、槽控机安全保护功能设计
对于阳极升降过程中接触器（KM）信号的检测与处理，在阳极升降中接触器是否闭合，升降结束后接触器是否断开。接触器信号检测与处理就是为解决这些问题而设置的（见图1）。
图1：信号检测板原理图
当升降开始，1KM或2KM闭合时，从B相经过1KM和2KM辅助触点、光耦N1原边及D1，再到C相构成回路。其中光耦的发光管流过半周，D1流过半周，故光耦次边输出的是50Hz的脉冲。此脉冲就是送往硬件定时器作为计时标准用的。同时也是判断1KM是否闭合的信号。同样，当3KM或4KM闭合时，光耦N2、N3也会输出脉冲，分别表示它们各自的通断。这里三个光耦接于三相动力电的不同相之间，升降中任何一相不通，就会感知缺少接触器闭合信号，出现升降异常，立即令切断提升电机电源，也就是说，它间接地检测到缺相发生。在检修中，在未有阳极升降时，分别按下四个不同的接触器，升降异常灯都会被点亮。（这是很自然的，没有升降接触器却闭合了，是不应该的。）以此检查检测回路是个好办法，假如按下某个接触器，升降异常灯却不亮，那就是该回路不通。
综上所述，要想保证操控设备的正常运转，必须对系统自身进行不断地改进和完善，在了解这一方面的专业知识以后，采取科学、合理的操作办法，实现系统内容的不断更新和优化。不仅了解这一环节的专业知识，实现合理的操作方法，而且保证在出现问题的时候采取科学的方法和措施进行解决，提高操控设备的运行效率和质量。
参考文献：
[1]徐宇杰.大容量节能铝电解槽多物理场耦合建模及结构优化研究[D].中南大学，2014.
[2]李建军.铝电解槽计算机控制硬件保护[J].中国有色金属，2014（22）：66-67.