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摘要：铝电解多功能机组发展之初的控制系统比较陈旧，是通过较简单的控制回路进行搭建，没有太多的联锁关系，主要依靠操作和维护人员的经验完成操作和维护，对人员的技术水平要求较高。随着工业的发展和自动化水平的提高，铝电解多功能机组经历了多次更新换代，由原来的继电器控制发展到如今的PLC控制、由原来的切电阻调速发展到变频器调速，这些变化使电控系统的先进性和安全性有了质的飞跃。本文通过对铝电解多功能机组控制系统安全现状的介绍，提出了铝电解多功能机组未来安全控制方面的发展方向及趋势，通过多方面控制手段提高铝电解多功能机组控制系统安全性能，保证设备和生产的安全进行。
关键词：铝电解多功能机组;安全控制;控制系统
1.铝电解多功能机组安全控制的发展现状
铝电解多功能机组作为铝电解车间的重要设备，其安全性能直接影响到电解车间的安全生产。由于铝电解多功能机组使用环境恶劣，强磁场、强导电性、粉尘、高温、腐蚀性气体等对电控系统的干扰比较严重，现有的电气控制系统通过一些检测及控制手段提高了铝电解多功能机组的安全性能，其具体内容如下:
(1)检修人员手动紧急情况停止系统:在各个通道登车位置，设计了紧急停止装置，只要启动该装置，主回路接触器都会处于切断状态。
(2)紧急拉绳联锁系统:拉绳联锁系统与PLC联锁，PLC完成检测和安全控制。只要检修人员拉动了拉绳系统，PLC立即切断主接触器线圈的输出。
(3)激光及人体感应系统:铝电解多功能机组应用了激光防撞技术，一旦有障碍物出现，该设备立即停止动作。
(4)提升设备的安全驱动系统:利用PLC进行检测和运算，避免吊钩冲顶。
(5)变频器抱闸安全判断系统:通过对PLC程序设计的调整，采集相关数据，进行了多道联锁保护，对多个可能性进行逻辑判断和逻辑输出，保证变频器和抱闸之间合理配合。调整变频器参数，在抱闸打开之前，先对变频器进行转矩输出，在变频器转矩上升到一定程度的时候给出“允许抱闸打开”信号，避免升降设备溜钩。
(6)操作信号的真假判断:针对铝电解多功能机组的生产工艺，列出遥控器每个操作手柄能出现的操作情况，将操作手柄的PLC输入点状态制成真值表。在PLC中对应每个手柄编制一段循环检测的程序，如果读取的真值与程序中真值表中数值不一致，PLC程序停止运行并发出报警。
(7)语音报警系统:通过语言描述以声音的方式向操作和维护人员提示目前设备故障所在。
(8)信息提示系统:在铝电解多功能起重机运行过程中，信息提示系统控制器不断扫描机组的运行和故障信息，并将扫描到的信息实时发送给网络信息控制板，控制板最终将信息发送到显示屏，由显示屏实时显示扫描到的运行和故障信息。
(9)绝缘监测:在绝缘破坏时准确、及时提醒操作和维护人员进行检修。
(10)漏电保护:目前国内设备上应用了漏电保护系统，同时检测信号送到可编程控制器，控制器马上断开主接触器，断开全车动力回路电源，避免发生危险事故。
(11)通讯状态检测器:通过应用通讯状态监测器时刻监测远程PLC框架，只要通讯中断，机组自动停止运行，并报警通知操作和维护人员通讯中断。
(12)通廊报警系统:在铝电解多功能起重机进入通廊范围内，机组检测到进入通廊信号后，机组本身声光报警，提示操作人员机组已经进入通廊，注意避免与铝包运输车发生机械碰撞;在铝包运输车进入通廊时，地面控制箱检测到该车驶入通廊，会发出声光报警，提示铝包运输车司机注意铝电解多功能起重机的位置，避免与之发生机械碰撞。
(13)安全监控管理系统:该系统采用最前沿的软件开发、网络通讯、数据采集、信息管理等技术将起重设备的监视与管理功能结合在一起，突破了传统的监视和管理软件的应用局限，实现了设备的监视与管理集成化、一体化，从而构建了一个具有设备监视、预警、维护、管理等功能为一体的管理平台，真正实现起重设备的信息化要求，为起重设备安全运行提供保障，为管理者提供可靠的数据依据和工作内容记录，能够有效降低和排除安全隐患，规避事故风险，提高管理质量和效率。
2.铝电解多功能机组安全控制的发展趋势
随着全球工业的迅速发展，国内外铝电解多功能机组控制系统的发展日新月异，尤其在全球逐渐智能化、信息化的时代，铝电解多功能起重机的电气控制系统也将向智能化、信息化发展。“中国制造2025”的核心是主打中国装备，设备的安全性能永远放在首位，特别是近几年我国冶金起重机行业发生几起严重安全事故，无论是国家相关部门，还是设备生产企业，都从不同角度通过不同方法提高了设备的安全性能，随着安全生产、以人为本的理念不断推行，势必会在设备上通过不同手段和技术提高设备的安全性能。
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图1安全监控管理系统示意图
2.1通过设备信息化提高设备安全性能
原始数据采集及工程数据转换。准确地将铝电解多功能机组的原始数据采用合适的传感器进行数据采集，将原始数据转换成电气信号，再通过控制系统，将电气数据信号转换成易懂的工程数据和监控报警内容。在这个过程中传感器技术、电气信号传输技术、工程数据转换技术是关键，也是数据准确、及时的基本保证。这些原始数据可以通过无线网络发送到电解车间地面，地面通过组态画面进行设备的运行状态显示，故障报警等都可通过地面监控画面进行查询。
人性化报表网络共享。通过嵌入到组态软件里面的技术分析软件，可以将所有数据分类进行统计，将所有部件的更换时间进行记录，并根据每个部件的寿命提示用户对使用周期过长的部件进行维护、保养、更换，避免设备非计划停车和突然故障停车给生产带来的巨大压力。同时将与设备安全和操作人员人身安全相关的所有数据进行统计和分析，为管理人员提供更合理的安全管理方案，为设备维护人员提供更安全的控制整改方案，进一步保证设备和操作人员的安全。
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图2铝电解多功能机组信息化界面
2.2通过设备网络化提高设备安全性能
目前大多数电解车间的各种设备都属于单体设备，设备之间没有建立任何数据连接，不会进行数据交换。未来几年的发展，车间内部的大多数设备都将连接网络，多台设备之间可以数据交换，并将所有有关的数据集中采集进行数据分析，不同设备之间的联锁关系可以通过设备之间的网络数据交换完成，避免设备间出现没有联锁关系，操作人员因不清楚设备之间的联锁条件而发生安全事故。
同时，不同设备之间通过网络建立联锁后，可根据工艺需要相互交换数据，在保证安全的前提下互相下达运行指令，部分操作人员可撤出铝电解生产线，保证人员的人身安全。同时也保证了设备的安全稳定运行，不会发生机械碰撞。
另外，通过智能控制的工业云计算和自学习功能，提高了设备智能化和设备工艺运行安全性，避免发生因设备联锁不当造成的生产工艺联锁反应和恶性循环运行。
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图3铝电解多功能机组网络示意图
2.3通过远程监控提高设备安全性能
PLC在电控系统中处于核心位置，负责控制设备完成不同的动作，监控PLC程序及运行状况，可以了解整个设备的运行状态。
未来的设备将通过远程数据传输技术，把设备控制系统中必要数据实时发送到设备的设计和研发单位，通过远程诊断软件对数据进行分析结果，技术人员可以判断设备的运行状态，并可以及时指导用户解决设备存在的问题，或通过远程数据传输的方式，在设备生产单位直接为用户解决设备存在的问题。
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图4铝电解多功能机组远程诊断示意图
2.4通过数据记录监管提高设备安全性能
由于国家对铝电解多功能机组安全监控系统有记录数据的要求，但目前数据记录的类型远远不够，不能对所有状态进行采集和记录。未来的控制系统采集和记录的数据将更全面，一旦操作人员违章操作，都将被记录在系统中，该数据查询记录系统能够对操作人员起到监管作用，使违章操作出现次数越来越少，保证了设备和操作人员的安全。
同时，设备现场一旦出现问题时，管理人员可通过数据查询记录系统对数据进行历史查询，了解出现问题时的设备及操作人员的工作状态。符合安全监控管理提供的未来发展理念，保证了所有过程都留痕，便于开展管理工作。
2.5通过数据分析提前预判设备故障提高设备安全性能
现阶段在运行过程中，不可避免会出现因突发状况而造成设备短期内无法运行的情况，这一情况对铝电解车间生产最为棘手，短期内无法恢复设备正常运行，个别电解槽可能出现严重事故，并造成较大经济损失。
未来几年，更先进、可靠的检测和智能分析手段将逐渐成熟，系统可通过采集震动、温度、声音、电流等多种数据类型，判断电机、风机、液压泵等设备的运行状态，并对其发生故障进行提前预判，给出设备将会发生故障的类型和大概时间，经过早期预警、中期预警和晚期预警提示相关人员及时计划更换相关设备，避免出现更大的事故，保证设备的安全稳定运行。
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图5铝电解多功能机组故障预判人机界面
另外，为了更好让管理和维护人员及时了解设备的故障状态，可以通过手机应用软件了解设备预警情况，在设备将要发生故障之前，手机应用软件会立即弹出信息，提示其设备将要出现的故障，进一步避免了设备的非计划停机给整个生产线带来的不安全因素，保证了整个生产线安全稳定的运行。
3.结束语
上文对铝电解多功能机组电气控制技术安全性的发展现状和趋势进行分析，随着检测技术的提高和自动化的发展，德国提出了“工业4.0”，中国提出了“中国制造2025”的智能控制理念，虽然目前部分安全检测和控制手段实现存在一定难度，但通过智能控制和先进的监测手段提高设备的安全性是目前电气控制技术的发展趋势，是国内外电气控制发展的必经之路。相信未来，人们可通过更先进的检测、控制手段，保证设备的安全;通过无人化操作，保证人员的安全，避免铝电解生产车间发生事故，做到铝电解生产的绝对安全。
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