铝电解槽综合数据采集系统设计

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纳蓝牙无线测量技术

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，削减了环境污染。在这一产业升级改造过程中，铝电解企业主动把握

历史契机，在全面推广并落实各项现代企业管理制度同时，努力推动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生产过程限制的信息化网络系

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，为生产管理和工艺限制供应决

策参考，是企业信息化系统中不行缺少的重要内容。“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变更铝电解

现场数据采集的工作方式，提高数据采集工作的时效性和精确性，为完善企业信息化管控系统供应

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限制系统推

广应用过程中，针对铝电解企业为实现生产管理信息化，变更现有的铝电解槽运行参数数据采集工

作方式这一愿望，组织技术人员正行了深化分析和调研。在与企业相关人员进行广泛沟通弁主动听

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，并在运

用过程中也得到了用户充分确定。

1.1、系统功能及特点

(1)、取代以往仪表测量加手二抄录的作业方式，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：

注电解槽温度；

0阳极分布电流；

次阴极分布电流

0阳极夹具压降；

0炉底压降；

电解质水平；

改铝水平；

(3)、测量精度高，温漂及非线性失真小，系统长期运行稳定牢靠，免维护；

(4)、采纳蓝牙无线测量技术，可实现近距离遥测，消退工作人员槽前作业的平安隐患；

(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)、采纳数据库编程技术，实现对电解槽运行参数的存档、编辑、查询阅读、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

为其它应用供应数据共享；

(9),系统采纳开放式结构设计，软、硬件扩展性强，可按用户要求对系统进行优化或升级，便

利敏捷。

1.2、系统拓扑结构

图1.系统拓扑结构图

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：

sIDAI-100型铝电解槽综合数据采录仪；

叱BTDAM-100型蓝牙无线数采前端模块；

b上位管理计算机(包括打印机、网络适配器和蓝牙适配器);

叱铝电解槽运行参数信息管理系统；

二、IDAL100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”采纳国际知名厂商最新设计的集成电

路及微限制器、大屏幕液晶显示技术、蓝牙无线数据通讯技术以及平安牢靠的大容

量锂聚合物电池及电源管理芯片。电路集成度高，结构设计紧奏，抗干扰及环境适

应实力强，运行稳定牢靠，完全可以满意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)、采纳大尺寸工业级液晶显示屏，可一屏显示4X8个汉字，带有背光功能，

特别适用于铝电解生产现场多粉尘H照明度较差的环境下运用。

(2)、采纳最新型的24位A/D转换器，具有转换精度高、线性好，长期运行稳定牢靠，且能够

自动校准，再加上电路经过细心设计，进一步增加了抗噪声实力，使其特别适合于直流小

信号的测量。

(3)、采纳嵌入式蓝牙无线通讯技术，使该仪表在运用过程中更加便利敏捷：不但取代了传统的

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r作业人员的劳动强度，削减r槽前作业时间和生产平安事故发生

的机率。

(4)、采纳平安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，便利用户刚好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，使该仪表更加平安并具备超强的巡航实力，可持续

工作达60小时以上(不开背光灯)。

(5)、采纳新型大容量NVSRAM,数据平安牢靠保存10年以上。

(6)、具有实时时钟(RTC)电路，可为用户实时供应年、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干脆进行测量，而且还可通过蓝牙无线测量模块,

进行近距离遥测。

(8)、屏幕显示界面采纳分级荚单设计方式，结构设计合理，功能设置完善，操作简便易懂，用

户特别易于上手运用。

(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)、按键面板采纳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，可运用户在多个“电解槽参数表单”之间进行快

速切换，特别便利用户堤作运用。

(11)、仪表壳体材料采纳ABS工程塑料，具有优良的耐低温性知抗冲击性；采纳加强结构设计,

使壳体壁厚坚实而不易破损；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运用环境。

(12),敏捷的软、硬件设计结构，允许按用户要求，扩展或升级其运用功能和用途。

2.3、功能框图：

时间/团期

人

1gLi版本信息

tr电

膏

池

4量

设

信

置

置

息

2.4、技术参数：

(1)、微限制器：ATmage系列单片机(7)、蓝牙

(2)、时钟频率：22.1184MH频段：2.40GHz,ISMz

(3),存储器协议：BlueToothV1.2

64KbyteFlashROM功率等级：Class2,+6dBm

12.25KbyteSRAM接妆灵敏度：-85dBm

256KbitNVSRAM波特率：9600bps

(4)、操作系统：uCOS-ll(8)、液晶

(5)、A/D转换器点阵数：128x64(4x8汉字)

类型：视域尺寸：73mmx39mm

折别率：24位(不失码)(9),功耗

特换精度：1pV最小：110mW(关闭背光和蓝牙)

积分非线性：1ppm最大：270mW(打开背光和蓝牙)

输入范围：±625mV待机：23mW

转换速率：8次/秒(10)、运用温度：・15℃~+60℃

基准电压:1.25V(11)、环境湿度:485%(无凝露)

(6)、电池(12)、尺寸：201mmx92mmx36mm

类型：锂聚合物(13)、重量：350g

容量：2500mAh

电压：4.2V

充电方式：USB

三、BTDAM-100型蓝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”采纳国标知名厂商最新设计的

徵限制器、高精度A/D转换器和银入式蓝牙无线数据通讯模块以及平安牢靠的锂[,

聚合物电池及电源管理芯片。电路集成度高，结构设计紧凑、坚固，抗干扰及环11：|

境适应实力强，测量精度高，电路运行稳定牢靠，完全可以满意铝电解生产现场],

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行缺少的重要设备。]-«

I2[

3.2、特点].

(1)、模块体积小，重量轻，持别便于安装到各种传感器上；八

(2)、采纳最新型24位A/D转换器，具有转换精度高、线性好，长期运行稳定牢靠，并能够自

动校准。优化的电路设计，使电路的抗噪实力更强，特别适合于直流小信号的测量。

(3)、采纳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平安。

(4)、具有USB充电及电源管理电路，可自动完成USB充电限制和电池电量管理。

(5)、采纳平安牢靠的锂聚合物电池，容量大，运用寿命长。

(6)、内置温度传感器电路，可为热电偶测温供应冷端温度补偿。

(7)、带有联机和当前电池电量指示灯，便利用户刚好了解当前模块工作状态。

(8)、采纳新型工业信号插接器，插头耐腐蚀，接触租抗低，连接坚固牢靠，外接线便利。

(9)、外壳采纳优质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运用环境。

(10),电路功耗低，电池续航时间长。

3.3、技术参数

(1),徼限制器：C8051F系列单片机(6),蓝牙

(2)、时钟频率：11.0592MHz频段：2.40GHz,ISM

(3)、存储器：协议：BlueToothV1.2

16KbyteFlashROM功率等级：Class2,+6dBm

1280byteSRAM接收灵敏度：-85dBm

(4)、A/D转换器波特率：9600bps

类型：A-Z(7)、功耗：74mW

辨别率:24位(不失码)(8)、运用温度：-20C~+65'C

转换精度：1pV(9)、环境湿度：$85%(无凝露)

积分非线性：1ppm(10),尺寸：98mmx49mmx25mm

输入范围：±625mV(11)、重量：100g

转换速率：8次/秒

基准电压：1.25V

(5)、电池

类型：锂聚合物

容量：1800mAh

电压:4.2V

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5x86MMX,速度433MHz以上;

(2),主机硬盘:40G以上;

(3)、内存容量：256M以上；

(4)、LCD显示器辨别率1024X768

(5)、10/100Mbps以太网卡

(6)、USB蓝牙适配器

(7)、打印机

4.2、操作系统

Windows2000/XP/7,WindowsNT/Server2003/Server2008

4.3、开发平台

⑴、数据库：MSSQLServer2000

(2)、开发语言：VC++6.0

4.4、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；

⑶、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阅读；

(5)、可实现远程访问，数据登看；

(6),为网络系统供应数据共享；

4.5、铝电解槽运行参数信息管理软件的结构框图

铝电解槽运行参数信息管理系统

图6.铝电解槽运行参数信息管理软件结构框图

4.6、铝电解槽运行参数信息管理软件界面截图

300KA铝电解槽运行参数信息管理系统

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图7.主界面

图8.打开报表界面

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日期；09/07/01-09/07/311001号电解槽槽温报表i|Zl

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图10.“查看阳极分布电流曲线”界面

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