青海铝厂阳极组装工艺PLC控制系统的设计-开题报告 .pdf

青海铝厂阳极组装工艺PLC控制系统的设计

开题报告

1.1选题的目的意义及国内外对本课题涉及问题的研究现状

（1）选题的目的、意义

选题的目的:

随着我国电解铝行业的跨越式发展，电解铝企业无论产量还是规模都有长足进步。本设

计基于西门子公司S7-300可编程控制器，设计了青海铝厂阳极组装工艺PLC控制的自动控

制系统。该工艺过程主要是对托盘小车的控制和轨道电机的控制，本设计取材于青海铝厂阳

[1]

极组装工程实例，该工艺是集机、电、液、气于一体的大型自动化的工艺设备。系统主要

由油泵电机、油加热器、液压站、皮带运输机、小车移动电机和控制系统组成。通过对控制

系统主电路、控制电路设计和参数计算，给出了控制系统完整的控制电气原理图和流程图。

根据阳极组装的生产工艺的要求，设计并使用STEP7编制了一套适用于该组装工艺的PLC

[2]

控制软件。

选题的意义：

铝锭阳极组装工艺是电解铝行业中不可缺少的一种作业方式，其作业的劳动强度不大，

但因该工艺主要任务是利用熔化的磷生铁完成合格焙烧阳极块与钢导杆组装成电解所需的

阳极，所以常常要在高温环境下工作。在传统的阳极组装工艺作业中，最常见的作业流程为：

浇铸→输送→脱模→冷却提升→翻转→整齐→夹持→提升→换向。这种作业方式工作流程长

[3]

。早期阳极组装工艺电气控制系统多为继电器、接触器组成的复杂系统，这种系统存在设

计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。而

将PLC应用到阳极组装工艺的控制系统后，不仅实现了阳极小车的自动化控制，降低了系统

的运行费用，而且采用PLC控制系统具有连线简单，控制速度快，精度高，可靠性和可维护

[4]

性好，安装、维修和改造方便等优点。

（2）国内外对本课题涉及问题的研究现状

国内研究现状:

倪春鹏[5]（2009）电解铝工厂中的阳极组装车间的自动化设备较多,除了各设备自身的

控制较为复杂外,各设备之间的联锁控制也较为复杂,作者从阳极组装车间控制系统的硬件

配置和软件配置两方面简单的介绍了阳极组装车间PLC自动控制系统的配置。

褚宏梅[6]（2007）为提高阳极组装车间的效率、满足其特殊的工艺条件,采用ROCKWELL

公司的ControlNet网络,实现了阳极组装车间所有工艺设备的自动监控及联网。重点完成了

ROCKWELL公司以太网、ControlNet、DeviceNet网三级控制网络系统在阳极组装车间的整个

工艺流程中的应用。结果表明系统的网络结构、软硬件设计合理,能够实现预想的功能。

刘宏社[7]（2007）阳极组装衔接电解、炭素的工艺位置,流程型的工艺特点,多工步集成

的工艺设备,多类型设备的联动以及交叉的设备布置,使得阳极组装系统与外部系统之间表

现为较强的关联性。因而对车间的工艺流程、设备性能、单体设备与阳极组装系统和厂房结

构间的适应性等提出必然的要求,加之生产过程的程序控制对企业信息化底层基础的实际形

成,需要在项目建设中加以关注。

[8]

郑建忠（2002）介绍以PLC构成的分散控制系统在铝冶炼厂阳极组装生产线上的应用,

阐述其硬件结构、软件设计及控制系统的技术特点。

王明山、莫德格[9]（2013）根据笔者的多年从事本行业的经验和有关相同铝厂的调查研

究得出的结论,对于相关阳极组装的设计、建设、生产及设备配置等方面提供新思路。

王春江、郝杰[10]（2008）通过对炭素阳极焙烧解组站系统的工艺原理的分析,以炭素阳

极一焙烧二系列炭块解组站系统为例,设计了一种基于美国A-B可编程序控制器(PLC)技术

的焙烧炭块解组站生产线计算机自动控制系统,阐述了控制系统的组成结构、控制功能、网

络拓扑的实现和上位计算机监控软件IFIX在该系统的应用。实践证明,该解组站自动控制程

序针对了现场工艺特点,是一套经济、可靠、易于维护的解组站自动控制系统方案,系统达到

较好的应用效果。

[11]

王海伟（2008）介绍了PLC在阳极组装车间桥式托盘翻转机电气控制系统中