铝电解槽计算机控制课件.ppt

1、铝电解槽的计算机控制铝电解槽的计算机控制 近近2020年来，自动化技术得到了迅猛年来，自动化技术得到了迅猛发展，其应用几乎深入到了工业生发展，其应用几乎深入到了工业生产过程的各个方面，产生了巨大的产过程的各个方面，产生了巨大的社会经济效益。社会经济效益。自动化技术自动化技术 是一门综合应用是一门综合应用控制理论、控制理论、电子装备、电子装备、仪器仪表、仪器仪表、计算机计算机 和其他信息技术，和其他信息技术，对工业过程实现对工业过程实现检测、检测、控制、控制、优化、优化、调度、调度、管理管理 和决策，和决策，达到增加产量，提高质量、降低消耗达到增加产量，提高质量、降低消耗和污染、确保安全等目的的

2、服务性技和污染、确保安全等目的的服务性技术。术。计算机的出现及其在工业自动化中的应用计算机的出现及其在工业自动化中的应用 推动了传统的经典控制理论向现代控制理论和智能控推动了传统的经典控制理论向现代控制理论和智能控制理论的发展。制理论的发展。相应地，传统的模拟型仪器仪表和自动化单元愈来愈相应地，传统的模拟型仪器仪表和自动化单元愈来愈多地让位于采用了计算机技术的多地让位于采用了计算机技术的数字化、智能化、网数字化、智能化、网络化、开放化络化、开放化的仪器仪表、自动化单元与计算机系统。的仪器仪表、自动化单元与计算机系统。更重要的是，前者不能解决的自动化问题正在被更重要的是，前者不能解决的自动化问题

3、正在被“英英才辈出才辈出”的后者所解决。的后者所解决。自动控制理论与技术的发展自动控制理论与技术的发展 19世纪末：产生自动控制理论世纪末：产生自动控制理论 （蒸汽发动机系统的调速器）（蒸汽发动机系统的调速器）20世纪初世纪初20世纪世纪50年代前后，建立经典控制理论年代前后，建立经典控制理论 （是各类仪表控制的基础）（是各类仪表控制的基础）20世纪世纪60年代末：建立现代控制理论年代末：建立现代控制理论 （电子计算机的出现推动其发展，是计算机控（电子计算机的出现推动其发展，是计算机控制系统及智能化仪表的基础）制系统及智能化仪表的基础）70年代以来：建立和发展智能控制理论年代以来：建立和发展智

4、能控制理论 （微型计算机的飞速发展推动其发展，是计算机（微型计算机的飞速发展推动其发展，是计算机智能控制系统的基础）智能控制系统的基础）自动控制理论与技术的发展自动控制理论与技术的发展控制控制仪表仪表智智 能能 化化控制仪表控制仪表计计 算算 机机控制系统控制系统计算机智能计算机智能控制系统控制系统经典控制理论经典控制理论与技术与技术现代控制理论现代控制理论与技术与技术 数学模型数学模型 高阶高阶微分方程式微分方程式 单输出单输出-单输出单输出 线性定常系统线性定常系统智能控制理论智能控制理论与技术与技术 数学模型数学模型 一组一组一阶微分方程（状态一阶微分方程（状态方程）方程）多输出多输出-

5、多输出多输出 线性或非线性，定线性或非线性，定常或时变系统常或时变系统 知识模型知识模型知知识表达与推理识表达与推理 多输出多输出-多输出多输出 各类复杂系统各类复杂系统常规控制理论（经典、现代）的缺陷常规控制理论（经典、现代）的缺陷 依赖理想化的精确的数学模型；依赖理想化的精确的数学模型；设计方法愈来愈数学化；设计方法愈来愈数学化；控制算法较为理想化；控制算法较为理想化；不能有效利用人类的非数学表述型知识和经验；不能有效利用人类的非数学表述型知识和经验；为了摆脱建立数学模型的困难，并使控制系统能有效为了摆脱建立数学模型的困难，并使控制系统能有效地应用人类专家的知识和经验，控制理论出现了新的分

6、支地应用人类专家的知识和经验，控制理论出现了新的分支智能控制理论。智能控制理论。智能控制的起源智能控制的起源人工智能人工智能计算机科学中设计研究、设计和应用智能计算机的一个计算机科学中设计研究、设计和应用智能计算机的一个分支，是一种知识处理系统，具有记忆、学习、信息处分支，是一种知识处理系统，具有记忆、学习、信息处理、形式语言、启发式推理等功能；理、形式语言、启发式推理等功能；简单地说，是由计算机来表示和执行人类的智能活动；简单地说，是由计算机来表示和执行人类的智能活动；比较准确地说，指计算机执行某些与人的智能有关的复比较准确地说，指计算机执行某些与人的智能有关的复杂功能（如推理判断、图像识别

7、、理解、学习、规划和杂功能（如推理判断、图像识别、理解、学习、规划和需要有运用推理等智能的问题求解）的能力。需要有运用推理等智能的问题求解）的能力。形象地说，只告诉计算机做什么，而不告诉怎样做，计形象地说，只告诉计算机做什么，而不告诉怎样做，计算机便能完成工作，便说计算机有了智能。算机便能完成工作，便说计算机有了智能。智能控制智能控制多学科交叉的产物多学科交叉的产物人人工工智智能能自自动动控控制制智智能能控控制制人工人工智能智能自动自动控制控制智能智能控制控制运筹学运筹学系统论系统论计算机计算机科学科学智能智能控制控制其他其他人类工人类工程学程学信息论信息论 智能控制的主要分支智能控制的主要分

8、支（1 1）基于人工智能的）基于人工智能的专家系统专家系统（专家控制器）；（专家控制器）；（2 2）基于模糊推理和计算的）基于模糊推理和计算的模糊控制模糊控制；（3 3）基于人工神经网络的）基于人工神经网络的神经网络神经网络控制；控制；（4 4）基于信息论、遗传算法和以上三种方法的）基于信息论、遗传算法和以上三种方法的 集成型集成型智能控制。智能控制。智能技术在决策支持系统中的应用智能技术在决策支持系统中的应用智能决策支持系统智能决策支持系统 决策决策支持支持系统系统 专家系统专家系统（人工智能）（人工智能）智能智能决策决策支持支持系统系统决策支持系统（决策支持系统（DSSDSS）为决策者提为

9、决策者提供辅助决策的有用信息（供辅助决策的有用信息（“军师军师”、“参谋参谋”）；）；DSSDSS在在MISMIS的基础上发展而来；的基础上发展而来；传统的传统的DSSDSS：以定量决策为主，采以定量决策为主，采用某些数据处理方法，从数据库中用某些数据处理方法，从数据库中找到必要的数据，并利用数学模型找到必要的数据，并利用数学模型的功能，为用户产生所需要的信息的功能，为用户产生所需要的信息（用于决策的信息）；（用于决策的信息）；专家系统（专家系统（ESES）：）：以定性决策为主，采用知识搜索方法，从存放有大量以定性决策为主，采用知识搜索方法，从存放有大量专家知识的知识库中获得解答问题所需的知识

10、，并经过推理为用户产生专家知识的知识库中获得解答问题所需的知识，并经过推理为用户产生所需的信息（如用于决策的信息）。所需的信息（如用于决策的信息）。IDSSIDSS：DSSDSS与与ESES的结合，达到定性辅助决策与定量辅助决策相结合，大的结合，达到定性辅助决策与定量辅助决策相结合，大大改善辅助决策的效果。大改善辅助决策的效果。铝电解虽然是传统产业，但在应用自动化技术铝电解虽然是传统产业，但在应用自动化技术方面却能紧跟时代的步伐，这主要是因为：方面却能紧跟时代的步伐，这主要是因为：近近3030年来，自动化技术在铝电解工业的节能、降耗、年来，自动化技术在铝电解工业的节能、降耗、增产、环保、安全等

11、各个方面发挥了巨大的作用；增产、环保、安全等各个方面发挥了巨大的作用；在铝电解企业从在铝电解企业从“高能耗、大污染、劳动力密集型高能耗、大污染、劳动力密集型”的传统形象向的传统形象向“高效率、无污染、自动化高效率、无污染、自动化”的现代化企的现代化企业形象的跨越过程中起到了重大推动作用。业形象的跨越过程中起到了重大推动作用。先进自控理论先进自控理论与技术在铝电与技术在铝电解企业的应用解企业的应用主要体现在铝主要体现在铝电解生产系列电解生产系列的计算机控制的计算机控制系统中。系统中。国际上从国际上从8080年代起研究：自适应控制、推理年代起研究：自适应控制、推理控制、专家系统等先进控制（智能控制

12、）技术在控制、专家系统等先进控制（智能控制）技术在铝电解过程控制中的应用。铝电解过程控制中的应用。我校从我校从8080年代后期起研究自适应控制、模糊年代后期起研究自适应控制、模糊控制等多种智能控制技术在铝电解过程控制中的控制等多种智能控制技术在铝电解过程控制中的应用。应用。铝电解过程的特点铝电解过程的特点铝电解生产采用多达数百台电解槽串联成一个生产系铝电解生产采用多达数百台电解槽串联成一个生产系列的方式进行。列的方式进行。在强大的直流电流（在强大的直流电流（100100300kA300kA）的作用下铝电解槽）的作用下铝电解槽内发生着复杂的高温物理化学和电化学反应，内发生着复杂的高温物理化学和电

13、化学反应，在该体系内形成互有关联的、可变的电场、磁场、温在该体系内形成互有关联的、可变的电场、磁场、温度场、熔体流动场等物理场。度场、熔体流动场等物理场。铝电解过程的特点（续）铝电解过程的特点（续）由于铝电解槽内高温（由于铝电解槽内高温（940940970970）熔体的强）熔体的强腐蚀性，浓度、极距和温度等重要的被控参数腐蚀性，浓度、极距和温度等重要的被控参数目前尚不能在线检测，目前尚不能在线检测，能在线检测的信号只有能在线检测的信号只有槽电压和系列电流；槽电压和系列电流；所以能及时地反映电解槽所以能及时地反映电解槽状态变化的主要参数便只有由这两个信号采集状态变化的主要参数便只有由这两个信号采

14、集值计算得到的表观槽电阻（简称槽电阻）：值计算得到的表观槽电阻（简称槽电阻）：IEVR 铝电解过程的特点（续）铝电解过程的特点（续）槽电阻的变化是多种互有关联的因素综合槽电阻的变化是多种互有关联的因素综合作用的结果，因此难以建立起槽电阻与被作用的结果，因此难以建立起槽电阻与被控参数间的确定性的数学模型。可见，该控参数间的确定性的数学模型。可见，该被控对象具有模型的不确定性。被控对象具有模型的不确定性。铝电解过程对控制系统的要求：铝电解过程对控制系统的要求：生产实践与理论研究表明，要获得理想的技生产实践与理论研究表明，要获得理想的技术经济指标，关键是：术经济指标，关键是：控制好几个主要的技术参数

15、，使铝电解槽能控制好几个主要的技术参数，使铝电解槽能处于理想的物料平衡与热平衡状态下稳定运行，处于理想的物料平衡与热平衡状态下稳定运行，从而使物理场稳定，引起电流效率损失的二次反从而使物理场稳定，引起电流效率损失的二次反应最大程度地被抑制。应最大程度地被抑制。为达到这一目标，现代铝电解工艺对控制系为达到这一目标，现代铝电解工艺对控制系统提出如下要求：统提出如下要求：铝电解过程对控制系统的要求（续）铝电解过程对控制系统的要求（续）1 1）控制好铝电解槽的物料平衡控制好铝电解槽的物料平衡由于氧化铝的由于氧化铝的添加是引起物料平衡变化的主要因素，因此最添加是引起物料平衡变化的主要因素，因此最重要的是

16、控制好氧化铝的添加速率（即下料速重要的是控制好氧化铝的添加速率（即下料速率），使氧化铝浓度的变化能维持在预定的一率），使氧化铝浓度的变化能维持在预定的一个很窄的范围内。个很窄的范围内。铝电解过程对控制系统的要求（续）：铝电解过程对控制系统的要求（续）：2 2）控制好铝电解槽的热平衡和极距控制好铝电解槽的热平衡和极距主要的目主要的目的是，以移动阳极作为调整极距和改变输入电的是，以移动阳极作为调整极距和改变输入电功率为手段，既维持合适的极距又保持最佳的功率为手段，既维持合适的极距又保持最佳的热平衡。热平衡。上限上限目标值目标值下限下限下降阳极下降阳极提升阳极提升阳极 铝电解过程对控制系统的要求（续

17、）：铝电解过程对控制系统的要求（续）：3 3）槽况的综合分析与辅助决策槽况的综合分析与辅助决策由于存在：由于存在：不能由计算机直接控制的操作工序和工艺参数，不能由计算机直接控制的操作工序和工艺参数，检测不到的干扰因素和变化因素，检测不到的干扰因素和变化因素，控制误差的积累，控制误差的积累，导致：导致：铝电解槽的物料平衡，热平衡，以及互有关联的物理场会发生缓铝电解槽的物料平衡，热平衡，以及互有关联的物理场会发生缓慢的变化。慢的变化。这些变化积累到一定的程度后会导致：这些变化积累到一定的程度后会导致：电解槽正常的动态平衡的崩溃，即电解槽成为病槽。电解槽正常的动态平衡的崩溃，即电解槽成为病槽。因此因

18、此：计算机应该具有利用各种可获取的信息综合解析电解槽的变化趋计算机应该具有利用各种可获取的信息综合解析电解槽的变化趋势，并及时诊断病槽或尽早发现病槽形成趋势的能力，以便能及势，并及时诊断病槽或尽早发现病槽形成趋势的能力，以便能及时地调整有关控制参数或提出人工进行维护性操作的建议。时地调整有关控制参数或提出人工进行维护性操作的建议。2020世纪世纪8080年代年代点式下料器点式下料器的成功开发应用，的成功开发应用，实现了下料方式从实现了下料方式从“人工下料人工下料定时（批量）自定时（批量）自动下料动下料准连续自动下料准连续自动下料”的转变。的转变。下料控制（氧化铝浓度控制）技术的发展：下料控制（

19、氧化铝浓度控制）技术的发展：中间点式中间点式下料器下料器C1234567dd+md-md：设定极距 R槽电阻氧化铝浓度利用槽电阻与氧化铝浓度存在一定的对应关系的原利用槽电阻与氧化铝浓度存在一定的对应关系的原理，人们发现，通过跟踪槽电阻的变化，可以判断理，人们发现，通过跟踪槽电阻的变化，可以判断和控制氧化铝浓度。和控制氧化铝浓度。点式下料技术与氧化铝浓度控制技术相结点式下料技术与氧化铝浓度控制技术相结合，使传统的定时下料控制技术转变到准合，使传统的定时下料控制技术转变到准连续连续“按需按需”下料控制技术。下料控制技术。法国提出了一种在铝业界有重要影响的专利技法国提出了一种在铝业界有重要影响的专利

20、技术。该技术采用术。该技术采用“欠量下料欠量下料”与与“过量下料过量下料”交替进行的下料方式，通过交替进行的下料方式，通过跟踪槽电阻跟踪槽电阻变化曲变化曲线来判断和控制氧化铝浓度。线来判断和控制氧化铝浓度。特点特点：借鉴了现代控制理论中的：借鉴了现代控制理论中的系统辨识原理系统辨识原理，即通过设计能对系统（铝电解槽）产生激励作即通过设计能对系统（铝电解槽）产生激励作用的输入信号（下料速率），实现对模型参数用的输入信号（下料速率），实现对模型参数的辨识，而被辨识的模型参数能反映系统的状的辨识，而被辨识的模型参数能反映系统的状态（氧化铝浓度）。态（氧化铝浓度）。也许是受此方法的启示，挪威提出了用现

21、代控也许是受此方法的启示，挪威提出了用现代控制理论中的一种先进控制方法制理论中的一种先进控制方法自适应控制自适应控制来控制氧化铝浓度的技术：来控制氧化铝浓度的技术：该技术按自适应控制系统的建模方法建立氧化该技术按自适应控制系统的建模方法建立氧化铝浓度的估计模型，使用欠量铝浓度的估计模型，使用欠量过量交替下料过量交替下料方式来对系统（铝电解槽）产生方式来对系统（铝电解槽）产生“激励激励”，然，然后用后用递推最小二乘法递推最小二乘法等参数估计方法来估计能等参数估计方法来估计能反应氧化铝浓度状况的模型参数。反应氧化铝浓度状况的模型参数。欠量过量欠量过量欠量槽电阻下料速率简单的“欠量过量”交替下料技术

22、基本原理C1234567 R 简单的简单的“欠量欠量过量过量”交替下料技术的缺点：交替下料技术的缺点：电解槽始终处于电解槽始终处于“振荡振荡”状态；状态；电压调节不及时，且变化范围太大；电压调节不及时，且变化范围太大；出现异常槽况时，易出现控制失误。出现异常槽况时，易出现控制失误。异常槽况易导致控制失误的原因是，除了异常槽况易导致控制失误的原因是，除了氧化铝浓度外，还有许多其他的因素会引起氧化铝浓度外，还有许多其他的因素会引起槽电阻的变化。槽电阻的变化。为了克服常规的为了克服常规的“欠量欠量过量过量”交替下料控制技术的缺点，提高氧化交替下料控制技术的缺点，提高氧化铝浓度控制的精确性和可靠性，我

23、们铝浓度控制的精确性和可靠性，我们应用现代智能控制技术开发了一种专应用现代智能控制技术开发了一种专家模糊控制器（算法），该算法根据家模糊控制器（算法），该算法根据对槽况的综合分析来判断和控制氧化对槽况的综合分析来判断和控制氧化铝浓度。铝浓度。上位机监控模块上位机监控模块 通信接口通信接口 通信接口通信接口 自调整自调整 规则库规则库 机机 构构 数据库数据库 推理机推理机 执行机构执行机构 数据处理数据处理 信号采集信号采集 I,V 铝电解槽铝电解槽 手动信号手动信号 槽况综合分析与槽况综合分析与 参数优化决策参数优化决策 专专 家家 系系统统 过程监控过程监控 模模 块块 U 槽控机模糊专家

24、控制器槽控机模糊专家控制器 铝电解智能模糊控制系统铝电解智能模糊控制系统控制原理控制原理槽控机槽控机上位机上位机 铝电解槽计算机控制系统（硬件）的发展：铝电解槽计算机控制系统（硬件）的发展：60607070年代初期：年代初期：小型机群控；小型机群控；7070年代中期年代中期8080年代年代：“上位机（小型机）上位机（小型机）槽控机槽控机”两级集中式控制系统；两级集中式控制系统；8080年代后期年代后期9090年代初期：年代初期：“上位机（小型机）上位机（小型机）槽控机槽控机”两级分布式控制系统；两级分布式控制系统；9090年代：年代：“上位机（微机）上位机（微机）槽控机槽控机”两级分布式控制系

25、统；两级分布式控制系统；9090年代末期以来：年代末期以来：“管理机管理机监控机监控机槽控机槽控机”网络式（全分布式）控制系统。网络式（全分布式）控制系统。1号槽控机号槽控机 监控机监控机电电流流信信号号传传输输线线 通信线通信线1号电解槽号电解槽2号槽控机号槽控机2号电解槽号电解槽n号槽控机号槽控机n号电解槽号电解槽铝电解槽铝电解槽计算机控制系统计算机控制系统1号槽控机号槽控机系列电流系列电流 检测信号检测信号交换机交换机1 1#监控微机监控微机电流信号传输线电流信号传输线CANBUS 通信网通信网MM#监控微机监控微机1号电解槽号电解槽2号槽控机号槽控机2号电解槽号电解槽n号槽控机号槽控机

26、n号电解槽号电解槽服务器接其他监控、管理微机接其他监控、管理微机接车间、分厂工作站接车间、分厂工作站以太网（以太网（TCPIP通信）通信）铝电解智能模糊控制系统硬件配置图铝电解智能模糊控制系统硬件配置图整流车间电解车间计算站 基于计算机技术的槽控机的发展：80年代以来开发应用：年代以来开发应用：插板式槽控机插板式槽控机STD总线（并行）结构、插板方式总线（并行）结构、插板方式；90年代中期以来开发应用：年代中期以来开发应用：大板式槽控机大板式槽控机STD总线（并行）结构、大板方式总线（并行）结构、大板方式；90年代末期以来开发应用：年代末期以来开发应用：网络式槽控机网络式槽控机CAN总线（串行

27、）结构，网络方式总线（串行）结构，网络方式。注注：自焙槽曾使用：自焙槽曾使用：PLC槽控机。槽控机。网络式槽控机设计方案网络式槽控机设计方案 l l 因槽控机的基本功能可划分为采样，解析、操作（动作因槽控机的基本功能可划分为采样，解析、操作（动作）、显示和通信等，所以可相应地设计若干个智能化的）、显示和通信等，所以可相应地设计若干个智能化的功能模块（简称智能模块）。各智能模块均带有自己的功能模块（简称智能模块）。各智能模块均带有自己的微处理器，因此均能相对独立地运行和发挥自己的功能微处理器，因此均能相对独立地运行和发挥自己的功能。l l 各智能模块通过以双绞线（或双芯电缆）为通信介质的各智能模

28、块通过以双绞线（或双芯电缆）为通信介质的现场总线互联，实现模块间的数据交换和多个微控制器现场总线互联，实现模块间的数据交换和多个微控制器的协同工作，从而使槽控机的逻辑单元成为一个先进的的协同工作，从而使槽控机的逻辑单元成为一个先进的网络体系。并且，该体系与外设（上位机）的接口也采网络体系。并且，该体系与外设（上位机）的接口也采用用CAN总线协议，以满足构造全分布式控制系统的要求总线协议，以满足构造全分布式控制系统的要求。主主 模模 块块 采采样样模模块块 操操作作模模块块 槽槽电电压压 系系列列电电流流 内内部部 CAN 总总线线 动动力力单单元元 动动作作信信号号 手手动动信信号号 外外部部

29、 CAN 总总线线 采采集集板板 触触摸摸开开关关 YFC-99YFC-99网络式槽控机硬件原理图网络式槽控机硬件原理图 槽控机控制软件的功能：槽控机控制软件的功能：（1 1）信号采集信号采集（2 2）槽况解析槽况解析（3 3）下料与电阻智能模糊控制下料与电阻智能模糊控制（4 4）氟化铝添加控制氟化铝添加控制（5 5）设定参数的自修正功能设定参数的自修正功能（6 6）多模式控制方式的自选择多模式控制方式的自选择（7 7）人工操作工序监控人工操作工序监控（8 8）数据处理与存储数据处理与存储（9 9）与上位机的数据交换与上位机的数据交换（1010）故障报警与事故保护）故障报警与事故保护 上位机监

30、控软件功能上位机监控软件功能 为了实现控制功能和便于生产管理，监控软为了实现控制功能和便于生产管理，监控软件应具有以下功能：件应具有以下功能：(1)与槽控机通信的功能；与槽控机通信的功能；(2)实时监控功能；实时监控功能；(3)报表处理功能；报表处理功能；(4)槽控机设定参数查看槽控机设定参数查看/修改功能；修改功能；(5)槽状态曲线显示功能；槽状态曲线显示功能；(6)面板模拟显示功能；面板模拟显示功能；(7)槽况诊断与维护决策功能。槽况诊断与维护决策功能。计算机在铝厂其他控制装置中的应用：电解车间的物料配送系统；电解车间的物料配送系统；烟气净化系统；烟气净化系统；变电整流所中的安全保护、自动

31、稳流和整体监控；变电整流所中的安全保护、自动稳流和整体监控；阳极焙烧系统；阳极焙烧系统；各类信号检测与计量系统等；各类信号检测与计量系统等；特点：中、低档的特点：中、低档的PLC成为构造这些系统的自动化单元成为构造这些系统的自动化单元的首选控制装置的首选控制装置。铝电解企业的综合自动化建设 综合自动化建设的基本原则：铝电解企业为了实现综合自动化建设的目标，应该铝电解企业为了实现综合自动化建设的目标，应该遵循下列基本原则：遵循下列基本原则：在构造或选购信号采集与过程控制系统时，应在构造或选购信号采集与过程控制系统时，应选择新型的数字化、网络化、开发式的仪器仪选择新型的数字化、网络化、开发式的仪器

32、仪表与自动化装置，特别是尽可能选用具有开放表与自动化装置，特别是尽可能选用具有开放式软硬件平台，支持软硬件组态和用户式软硬件平台，支持软硬件组态和用户“二次二次开发开发”的智能集成型自动化系统。的智能集成型自动化系统。按过程控制与信息管理一体化网络的建设原则按过程控制与信息管理一体化网络的建设原则进行全厂计算机网络的整体规划与建设，解决进行全厂计算机网络的整体规划与建设，解决原来的自动化原来的自动化“孤岛孤岛”问题并避免产生新的自问题并避免产生新的自动化动化“孤岛孤岛”。注重信息资源管理系统的开发与应用，提高各注重信息资源管理系统的开发与应用，提高各类信息收集、处理、共享及应用水平，并在此类信

33、息收集、处理、共享及应用水平，并在此基础上建立实用的企业信息及决策系统，提高基础上建立实用的企业信息及决策系统，提高企业决策和管理现代化水平。企业决策和管理现代化水平。对于大型铝电解企业，应按照对于大型铝电解企业，应按照CIMS（流程工业现（流程工业现代集成制造系统）的思想并结合铝电解工业自身代集成制造系统）的思想并结合铝电解工业自身的特点，进行基于的特点，进行基于PCSMESERP三级结构的三级结构的CIMS建设建设:PCS 以产品质量和工艺要求为指标的先进以产品质量和工艺要求为指标的先进 控制技术控制技术;MES 以经济指标为目标的生产过程优化运以经济指标为目标的生产过程优化运 行、优化控

34、制与优化管理技术行、优化控制与优化管理技术;ERP 以财务分析决策为核心的整体资源优以财务分析决策为核心的整体资源优 化技术。化技术。将将CIMS的控制、优化与决策功能与办公的控制、优化与决策功能与办公自动化、电子商务、远程监控等功能集自动化、电子商务、远程监控等功能集成于一体，构成企业的综合自动化网络成于一体，构成企业的综合自动化网络体系。体系。YFC-ERP：基于ERP思想的大型预焙铝电解厂管控一体化整体解决方案 长沙业翔科技发展有限公司2004年5月20日系统概述 以铝电解生产为核心，将生产的各个要素有机地整以铝电解生产为核心，将生产的各个要素有机地整合在一起，从全局的高度来准确把握电解

35、铝厂信息化建合在一起，从全局的高度来准确把握电解铝厂信息化建设的宗旨，提高系统实施的可行性和实用性，形成一套设的宗旨，提高系统实施的可行性和实用性，形成一套铝冶炼企业信息化建设完整的解决方案。铝冶炼企业信息化建设完整的解决方案。软件架构YFC-ERP整体解决方案模块划分图总体思想：模块化分层构架，进行动态组装；第一层：第一层：车间控制级，在各电解车间内实现生产过程的网络监车间控制级，在各电解车间内实现生产过程的网络监控；控；第二层：第二层：电解分厂管理级，以调度系统为核心，实现电解分厂电解分厂管理级，以调度系统为核心，实现电解分厂内的生产过程网络监控、结合神经网络专家系统进行槽况诊断内的生产过

36、程网络监控、结合神经网络专家系统进行槽况诊断、对各种生产资料和库存产品进行信息化管理；、对各种生产资料和库存产品进行信息化管理；第三层：第三层：基于基于ERPERP思想的全厂管理控制一体化系统，整合电解、思想的全厂管理控制一体化系统，整合电解、碳素、动力等电解铝厂各生产部门的资源，无缝集成企业内部碳素、动力等电解铝厂各生产部门的资源，无缝集成企业内部与外部的工作流程，实现企业各部门的协同工作。与外部的工作流程，实现企业各部门的协同工作。软件运行环境服务器操作系统：服务器操作系统：Microsoft Windows 2000 Server Microsoft Windows 2000 Serve

37、r 中中文标准版。文标准版。客户端操作系统：客户端操作系统：Microsoft Windows 9xMicrosoft Windows 9x中文版。中文版。后台数据库与数据仓库：后台数据库与数据仓库：Oracle8iOracle8i或或MS SQL Server2000MS SQL Server2000中文企业版。中文企业版。q安全可靠的大容量数据库安全可靠的大容量数据库q功能强大的一体化系统功能强大的一体化系统q实用高效的生产管理功能实用高效的生产管理功能q及时便利的网络化管理及时便利的网络化管理q友好清晰的导航界面友好清晰的导航界面q良好的客户关系管理良好的客户关系管理q快捷方便的报表查询

38、快捷方便的报表查询q智能分布式控制智能分布式控制系统特点主要模块功能介绍1 1）过程监控系统）过程监控系统 是整体解决方案的核心部分，也是目前通用管理系是整体解决方案的核心部分，也是目前通用管理系统的一个空白领域；它与铝电解生产的控制过程和工艺统的一个空白领域；它与铝电解生产的控制过程和工艺过程紧密相关，具有很强的领域专业性。过程紧密相关，具有很强的领域专业性。控制原理接口机子系统接口机子系统强大的功能监控表的动态建立过程接口机监控主界面客户端子系统客户端子系统客户端主界面电解槽历史曲线查询工艺参数数据录入界面工艺参数数据查询操机员参数数据电解槽单槽月份分析电解槽单槽跨度分析后台数据管理子系后

39、台数据管理子系统统服务器监视程序服务器是数据存储中心和网络监视中心 2 2）库存管理系统）库存管理系统库存管理系统的目标：库存管理系统的目标：保障公司生产车间、其它科室所保障公司生产车间、其它科室所需的各类物资的供应，保障生产过程中所需的机械设备需的各类物资的供应，保障生产过程中所需的机械设备、备件的供应工作，并通过有效的管理，提高库存周转、备件的供应工作，并通过有效的管理，提高库存周转率，降低资金的占用，杜绝物料的积压与短缺现象。率，降低资金的占用，杜绝物料的积压与短缺现象。库存管理是企业物流系统的库存管理是企业物流系统的重要环节重要环节。库存管理系统强大的查询功能3 3）专家系统）专家系统

40、 电解槽的槽况分析与判断及相应工艺技术参数的调整电解槽的槽况分析与判断及相应工艺技术参数的调整是是生产过程中的关键生产过程中的关键。铝电解槽专家诊断决策系统4 4）人力资源管理系统）人力资源管理系统从员工信息、绩效工资等角度帮助企业管理好企业的人力资源。从员工信息、绩效工资等角度帮助企业管理好企业的人力资源。当日考勤查询5 5）办公自动化系统）办公自动化系统 办公自动化系统是办公自动化系统是以流程核心为基础以流程核心为基础、以、以B/SB/S为结构、为结构、基于基于InternetInternet架构的网上办公管理系统，为企事业单位的架构的网上办公管理系统，为企事业单位的正常运转提供了许多必不

41、可少的功能，为业务的开展提供正常运转提供了许多必不可少的功能，为业务的开展提供了极大的保证。了极大的保证。办公自动化系统主界面6）数据挖掘器数据挖掘器数据挖掘器的三个主要的三个主要子模块：数子模块：数据预处理、据预处理、算法选择和算法选择和挖掘组件。挖掘组件。OLAPOLAP数据分析应用数据分析应用 以某电解铝厂以某电解铝厂20002000年年1111月月1111日到日到20032003年年0101月月0303日一日一个个200200kAkA系列的历史数据为例，进行系列的历史数据为例，进行OLAPOLAP数据分析。数据分析。v考核指标综合分析分析对象：电解铝厂目标管理的六个主要考核指标。系列历

42、年考核目标分析表系列历年工艺数据分析表电解质水平、分子比和效应系数逐步下降，而铝水平、电压则逐步提升。部门数据分析部门数据分析目的：目的：考核和评价各部门的生产效益，提高部门的竞争思想；同考核和评价各部门的生产效益，提高部门的竞争思想；同时，发现各部门之间的差距，寻求最优的电解槽管理方法。时，发现各部门之间的差距，寻求最优的电解槽管理方法。各分厂历年综合指标考核数据分析表略略优优对部门维钻透分析：113#槽单槽分析结果113#槽各月两水平趋势曲线图波波动动较较大大113#槽2002年9月电压趋势曲线图三三段段升升高高时间维数据分析时间维数据分析目的：目的：发现系列或单槽的发展趋势，寻找规律；分

43、析某一段发现系列或单槽的发展趋势，寻找规律；分析某一段时间内电解槽的运行状况，发现问题之所在。时间内电解槽的运行状况，发现问题之所在。2002年各季度电解二分厂工艺数据表异常灰关联分析灰关联分析 由历史数据入手，综合前期的影响因素进行分析，挖掘由历史数据入手，综合前期的影响因素进行分析，挖掘其隐藏的某些特性，为电解槽的后期生产提供决策依据。其隐藏的某些特性，为电解槽的后期生产提供决策依据。灰关联规则挖掘结果在时间段2002-11-28，2002-12-27内，影响401#槽槽温的主要因素是分子比、日均工作电压、铝水平和电解质水平等。挖掘结果分析：聚类分析聚类分析某厂部分电解槽（某厂部分电解槽（

44、1010台）从台）从2002.12.1-2002.12.1-2002.12.312002.12.31一个月的一个月的历史数据的聚类分析历史数据的聚类分析。包括。包括温度、电解质温度、电解质水平、铝水平、分子水平、铝水平、分子比、工作电压、出铝比、工作电压、出铝量、总功耗、时间量、总功耗、时间，构成一个构成一个8 8维的事务拓维的事务拓扑空间。扑空间。系列槽初值化后的三维数据空间分布图孤立点偏移系数分析偏移系数分析考察目标：平均电压平均电压的属性分布图分箱初始化调整后的目标分箱范围分箱生成分箱调整平均电压的偏移较小，但下料量和总功耗的偏移系数较大，导致整体加权多维偏移系数较大，需要加强电解槽的管理，调整控制策略，以提高工作效率。单维偏移系数与加权多维偏移系数挖掘结果谢 谢！THTANKS列举铝电解生产和研究中的若干前沿问题，并列举铝电解生产和研究中的若干前沿问题，并对其中一个问题的研究现状进行简要评述。对其中一个问题的研究现状进行简要评述。结合中铝山东分公司的情况，简述铝电解槽计结合中铝山东分公司的情况，简述铝电解槽计算机控制系统的基本功能，并就控制系统未来算机控制系统的基本功能，并就控制系统未来的发展谈谈自己的看法。的发展谈谈自己的看法。