电解铝槽控机通讯系统浅谈

孟晓宝

摘 要：电解铝槽控机的通讯系统采用光纤通信技术与CAN总线相结合的方法进行通讯，CAN是控制器局域网络（Controller Area Network，CAN）的简称， 是ISO国际标准化的串行通信协议。以太网数据通讯具有抗干扰性强、扩展性好、通信准确、稳定、数据传输率高的性能。基于CAN转以太网通讯解决了长距离通讯性能不稳定的问题，使控制平稳、提高控制质量，减少效应次数，使电流效率有较大的提升。

关键词：CAN总线；槽控机；通訊故障

0 前言

目前，铝电解生产系列均是以多台串联式直流铝电解槽组成，每台铝电解槽配置一台槽控机，铝电解槽控机通讯系统采用先进的现场总线技术和网络通信技术。将槽控机设计为多CPU网络体系结构，按照采样、操作、解析与显示个数相对独立的功能设计数个智能化的功能模块（电路板），各模块均有自己的CPU，可相对独立的运行，并通过内部CAN总线网络实现彼此间的数据交换和多CPU协同工作。

某铝业公司电解槽槽控系统由槽控机、通讯设备、接口机、服务器、语音报警机等几部分组成，铝电解自动控制系统结构见图1-1.在机房与现场之间，系统采用光纤进行数据传递，光纤通信技术与CAN总线相结合可以从根本上提高通讯的速度，从而实现对设备的实时控制，采用光纤传输，明显降低信号的衰减程度，从而为提高信号质量通讯信号解决传输过程中容易失真和抗干扰性差等问题。

1 CAN总线通讯

CAN是控制器局域网络（Controller Area Network， CAN）的简称。CAN总线通讯和电流信号通讯，均并联于总线上，适用于工业过程控制主设备和监控设备之间的互联，信号在总线的传输是以频率波形的形式传送的 由于外界的干扰，会在总线上形成杂波，而电子器件对波形的识别是通过一定频率的采样， 也就是常说的积分或微分，然后变换成数字信号供计算机识别，这个波形的识别是在一定的 信号幅度上的，当杂波干扰过强或器件老化以后，其相位频率差就出现了，造成采样错误， CAN总线和电流总线上均可能出现这样的情况，为避免因杂波干扰出现通讯故障影响生产，电解铝槽控系统均采用通讯电缆使用双绞线及安装压敏电阻的方法用以确保通讯正常。

通常检查CAN总线通讯的方式为通讯电缆是否短路、动力箱接线端子上的总线电缆是否有毛刺，在确定没有问题后需考虑是否现场环境发生变化导致压敏电阻的安装位置需要调整或压敏电阻损坏。

2 光纤通信技术

光纤通信技术（optical fiber communications是利用光波作载波，以光纤作为传输媒质将信息从一处传至另一处的通信方式，被称之为“有线”光通信。当今，光纤以其传输频带宽、抗干扰性高和信号衰减小，而远优于电缆、微波通信的传输，已成为世界通信中主要传输方式。

从原理上看，构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。在发送端首先要把传送的信息（如话音）变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度（频率）变化而变化，并通过光纤发送出去；在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息.

3 铝电解槽控机通讯

某铝业公司在现场将CAN-BUS信号转换为以太网通讯方式，通过光缆送入控制室，再通过光电收发器和交换机和管理机通讯。系统采用高性能工业级CAN转以太网的数据转换设备，内部集成2路CAN总线接口、1路以太网接口，自带成熟稳定的TCP/IP协议栈，建立CAN-以太网两层网络架构，实现远程控制，

这样做解决了采用“局域网—生产监控—槽控机”三级网络分布式控制结构，控制系统由安装在原料生产现场的槽控机（控制级）和安装在计算机站的管理机（生产监控管理级）以及安装在原料车间区长室内的原料车间工作站组成。每个工区内的槽控机采用CAN-BUS网络总线连接，每个区的CAN-BUS在车间进行光电转换，送入控制室信号分配柜进行光电转换后，再送入管理机中的PC-CAN通讯卡上进行数据转换导致的随着系列电解槽数的增加和槽型的加大，每个工区到控制室的通讯距离相对的增加，CAN-BUS总线的传输距离和传输速度会受到制约，同时位于管理机中的PC-CAN通讯卡由于是非标产品，随着后期工控机性能升级和内部结构变化，安装和维护相对较麻烦的缺点。

4 通讯故障类型

接口机、槽控机通讯过程中较为常见的通讯故障为单槽无通讯、多槽无通讯、工区无通讯等，发生通讯故障直接影响到了参数下发、语音报警、数据采集与汇总、报表生成等一系列问题，对生产造成严重影响。当部分车间、工区、单槽发生无通讯故障时，监控系统无法实时对生产数据及控制参数进行采集，更不能保证对生产进行有效的调整和控制。

为避免因通讯故障导致上述情况的发生影响电解的精艺生产，铝电解槽控机通讯故障可分为总线故障、光纤故障、通讯转换故障、地址故障等故障类型。

为避免出现上述类型通讯故障需将服务器及交换机等设备安装在阴凉干燥的机房当中，当接口机与槽控机通讯频率设定在适当范围内，可以保证槽控机与接口机正常的通讯，定期查看光纤收发器的信号是否正常，检查通讯转换模块信号是否正常，在确保槽控机的BCD地址码设置正确后严禁他人随意改动。

5 结论

铝电解槽控机通讯系统是铝电解生产的核心，只有保证通讯系统的正常才能保证平稳生产，才能保证铝电解实现自动控制，能够有效的降低电解工的劳动强度。