铝电解槽盖板的控制箱及控制系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及设备控制技术领域，具体而言，涉及一种铝电解槽盖板的控制箱及控制系统。


背景技术：

[0002]
铝电解槽的盖板是覆盖电解槽两个侧面上部和下部的空窗部位，铝电解槽在生产过程中，遇到更换阳极、下料口作业、巡视槽内情况等作业时，需要打开两侧的盖板，给天车或工人留出作业空间。
[0003]
相关技术中，电解槽内部电解质温度需维持在900摄氏度以上，铝电解槽的盖板可以起到保温的作用，所以，盖板的温度通常较高。在打开或者关闭盖板时，需要人工戴手套将对应位置的盖板取出，搬运到旁边的盖板上。
[0004]
但是，相关技术中，通过人工对盖板进行操作，不便于用户的操作，而且存在着极大的安全隐患，还增加了人工的劳动强度。


技术实现要素：

[0005]
本实用新型的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种铝电解槽盖板的控制箱及控制系统，以便解决相关技术中，通过人工对盖板进行操作，不便于用户的操作，而且存在着极大的安全隐患，还增加了人工的劳动轻度的问题。
[0006]
为实现上述目的，本实用新型实施例采用的技术方案如下：
[0007]
第一方面，本实用新型实施例提供了一种铝电解槽盖板的控制箱，铝电解槽的每个盖板包括：翻转盖板和第一驱动件；所述第一驱动件的一端固定设置在所述每个盖板对应铝电解槽的一个边缘板上，所述第一驱动件的另一端与所述翻转盖板的外表面固定连接；
[0008]
所述控制箱设置有：控制单元、触控屏、负载驱动电路；其中，所述控制单元和所述触控屏电连接，以获取输入的控制指令，所述控制单元还与所述负载驱动电路的输入端电连接，以根据所述控制指令，从所述铝电解槽的多个盖板中确定待控制盖板，并向所述负载驱动电路输入所述待控制盖板对应的控制电平；
[0009]
所述负载驱动电路的第一输出端连接多组翻转电磁阀，每组翻转电磁阀设置在气路控制箱内，所述每组翻转电磁阀与所述每个盖板中的所述第一驱动件的两端驱动连接，以使得所述负载驱动电路根据所述控制电平向所述待控制盖板对应的所述翻转电磁阀输出翻转控制电平，从而使得所述翻转电磁阀在所述翻转控制电平的作用下，驱动所述待控制盖板中的所述第一驱动件带动所述翻转盖板进行翻转动作。
[0010]
可选的，所述多个盖板中存在多个第一盖板和一个第二盖板，所述第一盖板还包括：伸缩盖板和第二驱动件，所述第二驱动件的一端设置在所述第一盖板中的所述翻转盖板的外表面，所述第二驱动件的另一端设置在所述设置在所述伸缩盖板朝向所述翻转盖板的表面；
[0011]
所述负载驱动电路的第二输出端连接多组伸缩电磁阀，每组伸缩电磁阀设置在气路控制箱内，所述每组伸缩电磁阀与所述每个第一盖板中的所述第二驱动件驱动连接，以使得所述负载驱动电路根据所述控制电平向所述待控制盖板对应铝电解槽上设置的所述伸缩电磁阀输出伸缩控制电平，从而使得所述伸缩电磁阀在所述伸缩控制电平的作用下，驱动所述待控制盖板中的所述第二驱动件带动所述伸缩盖板进行伸缩动作。
[0012]
可选的，所述负载驱动电路的第三输出端连接多组安全电磁阀，每组安全电磁阀设置在所述气路控制箱内；所述每组安全电磁阀分别连接多组所述翻转电磁阀和多组伸缩电磁阀。
[0013]
可选的，所述控制箱还包括：行程开关监测电路，所述行程开关监测电路的多个输入端分别连接多个行程开关；所述多个行程开关中包括：多组第一行程开关，和多组第二行程开关；所述每组第一行程开关中一个行程开关设置在所述翻转盖板上，所述每组第一行程开关中的另一个行程开关设置在所述第一驱动件上；所述每组第二行程开关中一个行程开关设置在所述翻转盖板上，所述每组第二行程开关中另一个行程开关设置在相邻盖板的翻转盖板上；
[0014]
所述行程开关监测电路的输出端连接所述控制单元，以向所述控制单元输出所述待控制盖板对应的行程开关采集的开闭状态，使得所述控制单元根据所述开闭状态检测所述待控制盖板是否出现开关故障。
[0015]
可选的，所述负载驱动电路的第四输出端连接报警器，所述控制单元用于在检测到所述待控制盖板出现开关故障时，向所述负载驱动电路输入故障电平，使得所述负载驱动电路基于所述故障电平控制所述报警器输出报警信号。
[0016]
可选的，所述控制箱还设置有：通信电路，所述控制单元用于在检测到所述待控制盖板出现开关故障时，向所述通信电路输出故障信号，使得所述通信电路向连接的上位机输出所述故障信号；
[0017]
所述控制单元还用于通过所述通信电路，向所述上位机输出所述盖板的状态信息；所述通信电路还用于将所述上位机下发的控制信息发送至所述控制单元，所述控制信息用于改变所述待控制盖板的状态。
[0018]
可选的，所述多组翻转电磁阀、所述多组伸缩电磁阀，以及所述多组安全电磁阀中各电磁阀均电连接动力电源；
[0019]
所述控制箱上还设置有动力电检测模块，所述动力电检测模块并联连接于所述所述动力电源上，以确定所述各电磁阀的供电是否正常；
[0020]
所述动力电检测模块的输出端还连接所述控制单元，以使得所述控制单元在确定所述各电磁阀供电异常时，向所述负载驱动电路输入所述故障电平，使得所述负载驱动电路基于所述故障电平控制所述报警器输出报警信号。
[0021]
可选的，所述控制箱还设置有电源模块，所述电源模块的输入端电连接逻辑电源；所述电源模块的第一输出端电连接所述行程开关监测电路、所述触控屏和所述负载驱动电路，以进行供电；
[0022]
所述电源模块的第二输出端还电连接所述控制单元，以为所述控制单元供电。
[0023]
可选的，所述控制箱还设置有输入输出接口；
[0024]
所述负载驱动电路的第一输出端通过所述输入输出接口连接所述多组翻转电磁
阀；所述负载驱动电路的第二输出端通过所述输入输出接口连接所述多组伸缩电磁阀；所述负载驱动电路的第三输出端通过所述输入输出接口连接所述多组安全电磁阀；所述负载驱动电路的第四输出端通过所述输入输出接口连接所述报警器；
[0025]
所述行程开关监测电路通过所述输入输出接口连接所述多组安全电磁阀；所述控制单元通过所述输入输出接口连接所述触控屏。
[0026]
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种铝电解槽盖板的控制系统，多个铝电解槽中每个铝电解槽设置有多个盖板，所述每个铝电解槽的盖板具有对应的控制箱和气路控制箱，所述控制箱为第一方面所述的铝电解槽盖板的控制箱；
[0027]
所述控制箱中的所述控制单元通过所述负载驱动电路，与对应的所述气路控制箱中的各电磁阀连接；
[0028]
各所述控制箱之间通过所述通信电路并联，最后一个所述控制箱中的所述通信电路通过转接模块与上位机连接。
[0029]
本实用新型的有益效果是：本申请实施例提供一种铝电解槽盖板的控制箱，控制箱设置有：控制单元、触控屏、负载驱动电路；其中，控制单元和触控屏电连接，以获取输入的控制指令，控制单元还与负载驱动电路的输入端电连接，以根据控制指令，从铝电解槽的多个盖板中确定待控制盖板，并向负载驱动电路输入待控制盖板对应的控制电平；负载驱动电路的第一输出端连接多组翻转电磁阀，每组翻转电磁阀设置在气路控制箱内，每组翻转电磁阀与每个盖板中的第一驱动件的两端驱动连接，以使得负载驱动电路根据控制电平向待控制盖板对应的翻转电磁阀输出翻转控制电平，从而使得翻转电磁阀在翻转控制电平的作用下，驱动待控制盖板中的第一驱动件带动翻转盖板进行翻转动作。仅需要通过触控屏输入控制指令，便可以基于控制单元、负载驱动电路来驱动待控制盖板的第一驱动件，从而通过第一驱动件带动待控制盖板的翻转，无需人工直接对盖板进行操作，便于用户操作，减小了人工的劳动强度，实现了安全的控制铝电解槽的盖板。
附图说明
[0030]
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0031]
图1为本实用新型实施例提供的铝电解槽盖板的控制箱的连接结构示意图；
[0032]
图2为本实用新型实施例提供的铝电解槽盖板的控制箱的结构示意图；
[0033]
图3为本实用新型实施例提供的负载驱动电路的结构示意图；
[0034]
图4为本实用新型实施例提供盖板的设置结构示意图；
[0035]
图5为本实用新型实施例提供的铝电解槽盖板的控制箱的连接结构示意图；
[0036]
图6为本实用新型实施例提供的电解槽和盖板的结构示意图；
[0037]
图7为本实用新型实施例提供的行程开关监测电路的结构示意图；
[0038]
图8为本实用新型实施例提供的通信电路的结构示意图；
[0039]
图9为本实用新型实施例提供的动力电检测模块的结构示意图；
[0040]
图10为本实用新型实施例提供的电源模块的结构示意图；
[0041]
图11为本实用新型实施例提供的电磁阀连接的结构示意图；
[0042]
图12为本实用新型实施例提供的铝电解槽盖板的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
[0043]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0044]
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0045]
在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0046]
此外，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0047]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。
[0048]
在本申请实施例中，一个铝电解槽可以对应设置多个盖板，铝电解槽的每个盖板包括：翻转盖板和第一驱动件；第一驱动件的一端固定设置在每个盖板对应铝电解槽的一个边缘板上，第一驱动件的另一端与翻转盖板的外表面固定连接。第一驱动件为可伸缩控制件，通过控制第一驱动件的伸缩可以控制翻转盖板的闭合或者关闭，例如，第一驱动件可以为气缸，当气缸伸出时，翻转盖板闭合；当气缸缩回时，翻转盖板打开。
[0049]
图1为本实用新型实施例提供的铝电解槽盖板的控制箱的连接结构示意图，如图1所示，控制箱10中设置有控制单元101、触控屏102、负载驱动电路103。其中，控制单元101和触控屏102电连接，以获取输入的控制指令，控制单元101还与负载驱动电路103的输入端电连接，以根据控制指令，从铝电解槽的多个盖板中确定待控制盖板，并向负载驱动电路103输入待控制盖板对应的控制电平。
[0050]
其中，负载驱动电路103可以包括多个继电器，每个继电器对应一个控制电磁阀，多个控制电磁阀中可以包括翻转电磁阀201。可选的，控制电磁阀还可以包括：收缩电磁阀、安全电磁阀。而且，负载驱动电路103还可以连接报警器，本申请实施例对此不进行具体限制。
[0051]
在一些实施方式中，当用户需要对铝电解槽的盖板进行控制时，可以在触控屏102输入控制指令，控制单元101可以通过触控屏102获取输入的控制指令，并根据控制指令从
铝电解槽的多个盖板中确定待控制盖板，并确定待控制盖板对应的目标继电器，向负载驱动电路103中的目标继电器输出控制电平。其中，触控屏102上还可以显示有各个盖板的状态信息，该状态信息用于指示盖板处于闭合状态，或者处于打开状态。
[0052]
另外，负载驱动电路103的第一输出端连接多组翻转电磁阀201，每组翻转电磁阀201设置在气路控制箱内，每组翻转电磁阀201与每个盖板中的第一驱动件的两端驱动连接，以使得负载驱动电路103根据控制电平向待控制盖板对应的翻转电磁阀201输出翻转控制电平，从而使得翻转电磁阀201在翻转控制电平的作用下，驱动待控制盖板中的第一驱动件带动翻转盖板进行翻转动作。
[0053]
其中，负载驱动电路103中的多个继电器通过导线与气路控制箱内对应的翻转电磁阀201连接。另外，当第一驱动件为气缸时，每组翻转电磁阀201与每个盖板中的第一驱动件的两端通过导气管气路连接。
[0054]
在一种可能的实施方式中，负载驱动电路103中的目标继电器可以获取控制电平，该目标继电器根据控制电平向待控制盖板对应的翻转电磁阀201输出翻转控制电平，翻转电磁阀201可以根据该翻转控制电平驱动待控制盖板中的气缸带动该盖板进行翻转动作。其中，翻转动作用于使得盖板打开或者关闭。
[0055]
在本申请实施例中，控制单元101可以为控制芯片，该控制芯片可以为mcu(microcontroller unit，单片机)。该控制单元101可以包括多个数字量输入输出的端口。例如，数字量输入输出的端口的数量可以为112个。
[0056]
图2为本实用新型实施例提供的铝电解槽盖板的控制箱的结构示意图，如图2所示，图2中的(a)表示箱体合上时的示意图，图2中的(b)表示箱体打开时的示意图。如图2所示，该控制箱包括箱体21、控制电路板22、触控屏102。其中，触控屏102设置在箱体21上，控制电路板22设置在所述箱体21内。其中，控制电路板上可以设置有负载驱动电路103。
[0057]
在一些实施方式中，用户可以对触控屏102进行操作，控制电路板22可以通过触控屏102获取输入的控制指令，基于该控制指令对确定待控制盖板，并向负载驱动电路103中目标继电器输入控制电平，以使目标继电器向待控制盖板对应的翻转电磁阀201输出翻转控制电平，继而驱动待控制盖板的第一驱动件，从而带动待控制盖板进行翻转。
[0058]
另外，上述箱体21上还可以设置有紧急按键23，用户可以对紧急按键23进行操作，则可以切断翻转电磁阀201的动力电源，则翻转电磁阀201失电，对应的盖板可以保持当前状态。
[0059]
图3为本实用新型实施例提供的负载驱动电路103的结构示意图，如图3中的(a)和(b)所示，该负载驱动电路103可以包括：四路功能完全相同的光耦隔离模块组成，四路光耦隔离模块的输入分别连接控制单元101的pd12、pd13、pd14、pd15端口；四路光耦隔离模块的输入还分别连接电阻r1、r10、r17、r23的一端；电阻r1、r10、r17、r23的另一端还连接3.3v电源输出。四路光耦隔离模块的输出分别包括：ao1端、ao2端、ao3端、ao4端，ao1端、ao2端、ao3端、ao4端还与12v电源的正极连接；四路光耦隔离模块的输出还分别连接电阻r7、r14、r20、r26的一端，r7、r14、r20、r26的另一端还与12v电源的gnd(负极)连接。电阻r7、r14、r20、r26的取值均可以为10kω(千欧)。
[0060]
负载驱动电路103输入端可以接控制单元101的pd12端口，若pd12端口为高电平则光耦输入端二极管无电流不发光，光耦输出端不导通，即ao1端电压为0v(伏特)，通过电阻
r29连接的三极管d8不导通，其中三极管d8的一端还连接12v的负极，指示灯d4灭，继电器k1线圈不得电，继电器k1负载断开，负载供电断开。如pd12端口为低电平0v，则光耦输入端二极管发光，光耦输出端导通，即ao1端电压为12v，三极管d8导通，指示灯d4亮，继电器k1线圈得电，继电器k1负载闭合，ac(交流)220v动力电给继电器k1对应的电磁阀供电。另外，指示灯d4还连接二极管d1和电阻r4的一端，二极管d1和电阻r4的另一端还连接12v电源。
[0061]
综上，本申请实施例提供一种铝电解槽盖板的控制箱，控制箱设置有：控制单元101、触控屏102、负载驱动电路103；其中，控制单元101和触控屏102电连接，以获取输入的控制指令，控制单元101还与负载驱动电路103的输入端电连接，以根据控制指令，从铝电解槽的多个盖板中确定待控制盖板，并向负载驱动电路103输入待控制盖板对应的控制电平；负载驱动电路103的第一输出端连接多组翻转电磁阀201，每组翻转电磁阀201设置在气路控制箱内，每组翻转电磁阀201与每个盖板中的第一驱动件的两端驱动连接，以使得负载驱动电路103根据控制电平向待控制盖板对应的翻转电磁阀201输出翻转控制电平，从而使得翻转电磁阀201在翻转控制电平的作用下，驱动待控制盖板中的第一驱动件带动翻转盖板进行翻转动作。仅需要通过触控屏102输入控制指令，便可以基于控制单元101、负载驱动电路103来驱动待控制盖板的第一驱动件，从而通过第一驱动件带动待控制盖板的翻转，无需人工直接对盖板进行操作，便于用户操作，减小了人工的劳动强度，实现了安全的控制铝电解槽的盖板。
[0062]
可选的，图4为本实用新型实施例提供盖板的设置结构示意图，如图4所示，多个盖板中存在多个第一盖板401和一个第二盖板402，第一盖板401还包括：伸缩盖板4011和第二驱动件403，第二驱动件403的一端设置在第一盖板401中的翻转盖板的外表面，第二驱动件403的另一端设置在伸缩盖板4011朝向翻转盖板的表面。
[0063]
其中，一个铝电解槽的多个盖板中，首个盖板可以为第二盖板402，其他盖板可以为第一盖板401。第二驱动件403可以为气缸。如图4所示，铝电解槽的盖板包括：1个第二盖板402和2个第一盖板401，其中，第一盖板401包括：翻转盖板、第一驱动件404、伸缩盖板4011和第二驱动件403，第二盖板402：包括翻转盖板和第一驱动件404。其中，第一驱动件404可以竖直设置，第二驱动件403可以水平设置。每个第一盖板401上第一驱动件404的数量可以为一个，第二驱动件403的数量可以为一个；每个第二盖板402上第一驱动件404的数量可以为一个。
[0064]
另外，负载驱动电路103的第二输出端连接多组伸缩电磁阀202，每组伸缩电磁阀202设置在气路控制箱内，每组伸缩电磁阀202与每个第一盖板401中的第二驱动件403驱动连接，以使得负载驱动电路103根据控制电平向待控制盖板对应铝电解槽上设置的伸缩电磁阀202输出伸缩控制电平，从而使得伸缩电磁阀202在伸缩控制电平的作用下，驱动待控制盖板中的第二驱动件403带动伸缩盖板进行伸缩动作。
[0065]
在一种可能的实施方式中，用户可以通过触控屏102输入控制指令，控制单元101可以获取该控制指令确定待控制盖板，控制负载驱动电路103中的继电器向待控制盖板对应的伸缩电磁阀202输出伸缩控制电平，以通过该伸缩电磁阀202驱动待控制盖板的第二驱动件403，从而带动相应的伸缩盖板进行伸缩。
[0066]
需要说明的是，在负载驱动电路103中，具有每个翻转电磁阀201所对应的继电器，也有每个伸缩电磁阀202所对应的继电器，即继电器和控制的电磁阀是一一对应的，控制单
元101可以通过控制对应的继电器，以控制相应的电磁阀。
[0067]
可选的，图5为本实用新型实施例提供的铝电解槽盖板的控制箱的连接结构示意图，如图5所示。负载驱动电路103的第三输出端连接多组安全电磁阀203，每组安全电磁阀203设置在气路控制箱内；每组安全电磁阀203分别连接一组翻转电磁阀201和一组伸缩电磁阀202。
[0068]
其中，安全电磁阀203分别与翻转电磁阀201、伸缩电磁阀202气路连接。
[0069]
图6为本实用新型实施例提供的电解槽和盖板的结构示意图，如图6所示，a侧包括a(1)、a(2)、a(3)、a(4)、a(5)、a(6)、a(7)等盖板；b侧包括b(1)、b(2)、b(3)、b(4)、b(5)、b(6)、b(7)等盖板。
[0070]
在一种可能的实施方式中，铝电解槽可以具有相对的a侧和b侧，a侧可以设置有多个盖板，b侧可以设置有多个盖板，a侧和b侧中的盖板独立控制。a侧的盖板可以具有对应的多个第一翻转电磁阀201和第一伸缩电磁阀202，则该多个第一翻转电磁阀201和第一伸缩电磁阀202均与一个安全电磁阀203连接，通过对该安全电磁阀203进行控制，可以对各第一翻转电磁阀201、第一伸缩电磁阀202同时进行控制；
[0071]
b侧的盖板可以具有对应的多个第二翻转电磁阀201和第二伸缩电磁阀202，则该多个第二翻转电磁阀201和第二伸缩电磁阀202均与另一个安全电磁阀203连接，通过对该另一个安全电磁阀203进行控制，可以对各二翻转电磁阀201、第二伸缩电磁阀202同时进行控制。例如，一个安全电磁阀203对应13个控制电磁阀，13个控制电磁阀包括翻转电磁阀201和伸缩电磁阀202；另一个安全电磁阀203也对应13个控制电磁阀，13个控制电磁阀包括翻转电磁阀201和伸缩电磁阀202。则负载驱动电路103中继电器的数量可以为28个。
[0072]
在实际应用中，可以对控制安全箱上的紧急按键23进行操作，则该紧急按键23对应的安全电磁阀203断电，与该安全电磁阀203连接的翻转电磁阀201和伸缩电磁阀202失电，均停止工作，则对应的盖板只受重力影响，可手动进行盖板的推拉和翻转。
[0073]
可选的，如图5所示，控制箱还包括：行程开关监测电路104，行程开关监测电路104的多个输入端分别连接多个行程开关；如图4所示，多个行程开关中包括：多组第一行程开关405，和多组第二行程开关406；每组第一行程开关405中一个行程开关设置在翻转盖板上，每组第一行程开关405中的另一个行程开关设置在第一驱动件404上；每组第二行程开关406中一个行程开关设置在翻转盖板上，每组第二行程开关406中另一个行程开关设置在相邻盖板的翻转盖板上。
[0074]
其中，行程开关可以为触点行程开关，多组第一行程开关405为第一驱动件404对应的开关，第一盖板401和第二盖板402上均设置有多组第一行程开关405；多组第二行程开关406为第二行程开关406为第二驱动件403对应的开关。
[0075]
需要说明的是，每组第一行程开关405中设置在翻转盖板上的一个行程开关为动断行程开关；每组第一行程开关405中设置在驱动件上的行程开关为动合行程开关。每组第二行程开关406中设置在翻转盖板上的一个行程开关为动合行程开关；每组第二行程开关406中设置在相邻盖板的翻转盖板上的行程开关为动断行程开关。
[0076]
另外，行程开关监测电路104的输出端连接控制单元101，以向控制单元101输出待控制盖板对应的行程开关采集的开闭状态，使得控制单元101根据开闭状态检测待控制盖板是否出现开关故障。
[0077]
在一种可能的实施方式中，控制单元101可以实时获取待控制盖板对应的行程开关采集的开闭状态，在控制单元101通过负载驱动电路103、电磁阀、驱动件带动盖板运动后，控制单元101可以根据行程开关的开闭状态检测待控制盖板是否出现开关故障。
[0078]
可选的，铝电解槽的a侧对应的多个盖板上可以设置13个动合行程开关和13个动断行程开关组成；b侧与a侧类似，此处不再赘述，因此控制单元101需要52个数字量输入端口去监测这些行程开关的状态，每个行程开关的监测方式完全相同。
[0079]
图7为本实用新型实施例提供的行程开关监测电路的结构示意图，如图7所示中的(a)和(b)所示，行程开关监测电路104是由四路功能完全相同的光耦隔离模块组成。光耦输入端还可以连接电阻r2、r11、r18、r24。光耦输入端二极管阴极可以分别接行程开关1、行程开关2、行程开关3、行程开关4的输入端。光耦输出端可以分别接控制单元101的pa1、pa2、pa3、pa4端口，对应的可以接到3.3v电压。光耦输出端可以分别接电阻r8、r15、r21、r27，电阻r8、r15、r21、r27的另一端可以分别接dgnd(数字地线)。电阻r8、r15、r21、r27的值均可以为3.3kω。
[0080]
光耦输入端二极管阴极接行程开关1的输入端，光耦输出端接控制单元101的pa1端口，如pa1端口检测到高电平则说明光耦输入端二极管有电流，即盖板a(1)翻转伸到位动断行程开关(行程开关1)处于闭合状态，即该翻转气缸未触压该行程开关，翻转气缸未伸到极限位置；如pa1端口检测到低电平则说明光耦输入端二极管无电流，即盖板a(1)翻转伸到位动断行程开关(行程开关1)处于断开状态，即该翻转气缸触压该行程开关1，翻转气缸已伸到极限位置。
[0081]
如pa2端口检测到高电平则说明光耦输入端二极管有电流，即盖板a(1)翻转缩到位动合行程开关(行程开关2)处于闭合状态，即该翻转气缸触压该行程开关，翻转气缸已缩到极限位置；如pa2端口检测到低电平则说明光耦输入端二极管无电流，即盖板a(1)翻转缩到位动合行程开关(行程开关2)处于断开状态，即该翻转气缸未触压该行程开关，翻转气缸未缩到极限位置。控制单元101通过监测其数字量输入端口的电压情况可实时感知各动断行程开关和动合行程开关所处的状态，即可实时监测各气缸的伸缩状态。盖板a(2)的实现过程与盖板a(1)的实现过程类似，此处不再赘述。
[0082]
另外，其他动合行程开关的监测方式与所述的行程开关1的方式相同，其他动断行程开关的监测方式与所述的行程开关2的方式相同。例如，每个铝电解槽有26个动合行程开关和26个动断行程开关，共52个行程开关，则需要52个光耦模块。在一些实施方式中，每4个光耦模块可以封装为一体。
[0083]
可选的，如图5所示，控制单元101还通过转换模块109连接触控屏102。该转换模块109可以为ttl-rs232转换模块，控制单元101通过转换模块109控制触控屏102显示，或者，获取控制指令。
[0084]
可选的，如图5所示，负载驱动电路103的第四输出端连接报警器105，控制单元101用于在检测到待控制盖板出现开关故障时，向负载驱动电路103输入故障电平，使得负载驱动电路103基于故障电平控制报警器105输出报警信号。
[0085]
其中，负载驱动电路103基于故障电平控制报警器105输出报警信号，和电磁阀基于伸缩控制电平控制伸缩电磁阀202，基于翻转电平控制翻转电磁阀201的过程类似，此处不再一一赘述。负载驱动电路103中对于报警器105的光耦输入端可以接控制单元101的
pg12端口，对于报警器105的光耦隔离模块数量可以为一路。
[0086]
在一些实施方式中，控制单元101在获取控制指令后，可以通过负载驱动电路103控制报警器105进行报警。继而再通过负载驱动电路103基于控制指令控制相应的控制电磁阀驱动对应的驱动件工作。控制单元101根据开闭状态检测待控制盖板出现开关故障时，也可以通过负载驱动电路103控制报警器105进行报警。
[0087]
可选的，如图5所示，控制箱还设置有：通信电路106，控制单元101用于在检测到待控制盖板出现开关故障时，向通信电路106输出故障信号，使得通信电路106向连接的上位机输出故障信号。
[0088]
在一种可能的实施方式中，控制单元101根据开闭状态检测待控制盖板出现开关故障时，可以通过通信电路106向上位机输出故障信号，相应的，上位机可以接收该故障信号，并生成相应的提示信息以通知相应的工作人员前往处理。
[0089]
另外，控制单元101还用于通过通信电路106，向上位机输出盖板的状态信息；通信电路106还用于将上位机下发的控制信息发送至控制单元101，控制信息用于改变待控制盖板的状态。
[0090]
在本申请实施例中，控制单元101可以通过通信电路106，向上位机输出盖板的状态信息，上位机可以接收盖板的状态信息，并展示该盖板的状态信息。用户还可以在上位机上进行操作，上位机可以响应用户的操作确定控制信息，并通过通信电路106向控制单元101发送控制信息，控制单元101可以接收该控制信息，并根据控制信息改变待控制盖板的状态。
[0091]
图8为本实用新型实施例提供的通信电路106的结构示意图，如图8所示，该通信电路106可以包括通信总线控制器(mcp2515)、通信收发器(tja1040)、光耦隔离模块(6n137)。
[0092]
其中，如图8所示，通信总线控制器的可以包括18个端口，其中第18号端口连接3.3v的电源，第17号端口连接电阻r179。通信总线控制器的2号端口可以连接光耦隔离模块，光耦隔离模块还可以连接电阻r180，该电阻的另一端可以连接3.3v电源，光耦隔离模块还可以分别连接电阻r182、r184，光耦隔离模块还可以连接5vcan(通信电源正极)，gnd_can(通信电源负极)。光耦隔离模块还分别连接5v的供电、dgnd、电阻r190、r195、r192，电阻r192的另一端连接5vcan。光耦隔离模块和光耦隔离模块还均与通信收发器连接，通信收发器还分别连接有保险f1、f2，二极管d21，以及与d21连接的二极管d22、电阻r191。插头j1还分别与二极管d22、r191连接，f1与r191连接，f2与j1连接。
[0093]
在本申请实施例中，通信电路106与上位机的can(controller area network，控制器局域网络)使用屏蔽双绞线，两根线为can_h和can_l，如图8所示，外部引入控制电路板的can通信线通过保险f1、f2后引入高速通信收发器，然后把收发器的串口引到光耦隔离模块，以达到can通信外部信号与控制电路板内部信号隔离的作用，再通过通信总线控制器与控制单元101进行连接。
[0094]
收发数据的通信过程：控制单元101控制通信总线控制器发出数据，发出的数据首先经过光耦隔离模块隔离传送后才到通信收发器，然后再发送到外部can总线上。当外部can总线有数据传来时，首先传到通信收发器，之后通过光耦隔离模块传送后到通信总线控制器，最后被控制单元101读取。
[0095]
可选的，多组翻转电磁阀201、多组伸缩电磁阀202，以及多组安全电磁阀203中各
电磁阀均电连接动力电源。
[0096]
如图5所示，控制箱上还设置有动力电检测模块107，动力电检测模块107并联连接于动力电源上，以确定各电磁阀的供电是否正常。
[0097]
其中，动力电检测模块107的输出端还连接控制单元101，以使得控制单元101在确定各电磁阀供电异常时，向负载驱动电路103输入故障电平，使得负载驱动电路103基于故障电平控制报警器输出报警信号。
[0098]
图9为本实用新型实施例提供的动力电检测模块的结构示意图，如图9所示，光耦隔离模块分别连接电阻r188、二极管d23，还连接电阻r194、电容c19，电阻r194、电容c19另一端连接dgnd，电阻r188另一端连接220v_l(火线)，二极管d23另一端连接有220v_n(零线)，光耦隔离模块还连接有3.3v的电。
[0099]
在本申请实施例中，因电磁阀的供电采用ac(alternating current，交流电)220v动力电，与220v逻辑电不是一路，因此需对动力电进行监测，检测到异常及时报警。如图9所示，ac220v动力电接在光耦隔离模块的输入端，光耦隔离模块的第3端口连接控制单元101的pg11端口。如ac220v动力电正常，则光耦隔离模块中的二极管会发亮，光耦隔离模块的输出端会接通，则pg11端口能监测到3.3v高电平。如ac220v动力电断电，则光耦隔离模块中的二极管不会发亮，光耦隔离模块的输出端会彻底断开，则pg11端口检测到0v低电平。控制单元101通过读取pg11端口的电平情况即可判断ac220v动力电是否正常。
[0100]
可选的，如图5所示，控制箱还设置有电源模块108，电源模块108的输入端电连接逻辑电源；电源模块108的第一输出端电连接行程开关监测电路104、触控屏102和负载驱动电路103，以提供对应的供电信号；电源模块108的第二输出端还电连接控制单元101，以为控制单元101供电。
[0101]
其中，逻辑电源可以为逻辑ac220v的电，另外，本申请实施例中还设置有动力电源，动力电源可以为动力ac220v的电。动力电源可以为各电磁阀供电，逻辑电源还为报警器105供电。
[0102]
需要说明的是，电源模块108的第一输出端电，可以向行程开关监测电路104、触控屏102和负载驱动电路103输出dc(direct current，直流电)12v，电源模块108的第二输出端向控制单元101输出dc3.3v、dc5v。
[0103]
图10为本实用新型实施例提供的电源模块108的结构示意图，如图10所示，该电源模块108包括：变压模块(spx1117)，与变压模块连接的dc-dc变换模块。该包括：电容c5、c7、c6、c4、c7，电阻r13、电容c3、c2、c1等元器件，这些元器件之间的连接关系可以参考图10。电源模块108还包括开关电源，5v和12v直流电由开关电源。
[0104]
在一些实施方式中，5vin(稳压前电压输入端)和5vgndin(稳压前电压接地端)是开关电源提供的5v直流电，经过dc-dc变换模块隔离稳压后，供通信电路106与控制电路板内部通信使用。5vdc(直流电压)经过变压模块变为3.3vdc供给控制单元101使用。5vdc第二次经过dc-dc变换模块隔离稳压后，供通信电路106与控制电路板外部通信使用。12v直流电无需处理，直接引入控制电路板即可使用。
[0105]
可选的，如图2所示，控制箱还设置有输入输出接口24；负载驱动电路103的第一输出端通过输入输出接口24连接多组翻转电磁阀201；负载驱动电路103的第二输出端通过输入输出接口24连接多组伸缩电磁阀202；负载驱动电路103的第三输出端通过输入输出接口
24连接多组安全电磁阀203；负载驱动电路103的第四输出端通过输入输出接口24连接报警器105；行程开关监测电路104通过输入输出接口24连接多组安全电磁阀203；控制单元101通过转换模块109、输入输出接口24连接触控屏102。
[0106]
其中，输入输出接口24也可以称为接口端子。
[0107]
需要说明的是，通信电路106还通过输入输出接口24与上位机连接，动力电检测模块107通过输入输出接口24并联连接在动力电源上。
[0108]
需要说明的是，控制电路板上可以设置有上述控制单元101、负载驱动电路103、行程开关监测电路104、通信电路106、动力电检测模块107、电源模块108、转换模块109、输入输出接口24。
[0109]
人机互动控制箱的控制模式两种：单盖板模式和更换阳极炭块模式。可在人机互动控制箱直接操作触控屏，也可以通过上位机下发指令给人机互动控制箱。
[0110]
图11为本实用新型实施例提供的电磁阀连接的结构示意图，如图11所示，包括：两个安全电磁阀均为两位三通安全电磁阀一直得电，两位五通电磁阀根据控制需求得电或失电。其中，一个安全电磁阀203与a侧盖板中各盖板的翻转电磁阀201、伸缩电磁阀202连接；a侧盖板可以包括a(1)盖板至a(7)盖板；a(1)盖板可以对应翻转电磁阀201，a(2)盖板至a(7)盖板可以对应翻转电磁阀201、伸缩电磁阀202。各翻转电磁阀201与第一驱动件404连接，各伸缩电磁阀202与第二驱动件403连接。b侧盖板的相关描述与a侧盖板类似，此处不再赘述。
[0111]
在本申请实施例中，铝电解槽小面端有气动三联件及接口，使用的是来自专用空压站气源1101，压力范围通常为0.5-0.7mpa(兆帕斯卡)。从三联件输出端引出一路气源作为气源，对于a侧，经过一个两位三通安全电磁阀之后，再给a侧中各个盖板组立的气缸对应的两位五通电磁阀供气，在两位三通安全电磁阀得电时，才有可以将压缩空气供给各两位五通电磁阀，控制单元101可以两位五通电磁阀的得电或失电，以实现对应气缸的缩回或伸出；在两位五通电磁阀得电时，图11中气缸的左侧腔通高压气，气缸的右侧腔通空气，气缸缩回，对应盖板打开；在两位五通电磁阀失电时，图11中气缸的左侧腔通空气，气缸的右侧腔通高压气，气缸伸出，对应的盖板关闭。另外各气缸中的两个腔皆通过消声器1102与空气相通，两位三通电磁阀也可以通过消声器1102与空气相通。
[0112]
可选的，在单盖板模式下，在触控屏上选择打开铝电解槽对应侧的具体盖板标识，比如该盖板为目标盖板，则控制单元发出信号控制报警器报警预设时长后停止，提醒周围人即将打开盖板。控制单元发出控制指令使得目标盖板对应的伸缩电磁阀得电，第二驱动件开始缩回，在此过程中控制单元首先检测到第二驱动件伸到位动断行程开关闭合，之后检测到第二驱动件缩到位动合行程开关闭合。若目标盖板的伸缩电磁阀得电预设时长后，这两个行程开关即第二行程开关有任何一个未闭合，则各电磁阀保持目前状态，中断打开目标盖板操作，通过报警器一直报警，在控制箱的触控屏显示故障信息，并向发送给上位机发送故障信息。若目标盖板对应的伸缩电磁阀得电预设时长后，对应的第二行程开关闭合正常，则控制单元输出控制指令使得目标盖板对应的翻转电磁阀得电，第一驱动件开始缩回，在此过程中控制单元首先检测到第一驱动件伸到位动断行程开关闭合，之后检测到第一驱动件缩到位动合行程开关闭合。若目标盖板对应的翻转电磁阀得电预设时长后，若对应的第一行程开关有任何一个没有闭合，则各电磁阀保持目前状态，中断打开目标盖板操作，通过报警器一直报警，在控制箱的触控屏显示故障信息，并向上位机发送故障信息。当
盖板处于完全打开状态时，伸缩电磁阀和翻转电磁阀都得电，对应的第一行程开关和第二行程闭合均闭合。
[0113]
另外，由于每组第二行程开关中另一个行程开关设置在相邻盖板的翻转盖板上，若该相邻盖板的翻转盖板处于打开状态时，可以忽略该第二行程开关中另一个行程开关的变化。例如，若a(2)盖板右侧的盖板a(1)已打开，则设置在盖板a(1)上的第二行程开关，会影响a(2)盖板的正常判断，可以忽略设置在盖板a(1)上的第二行程开关的变化。
[0114]
在一些实施方式中，在单盖板模式下，在触摸屏上选择关闭电解槽对应侧的盖板标识，比如目标盖板，则控制单元发出信号让报警器报警预设时长后停止，提醒周围人即将关闭盖板。然后控制单元发出控制指令以使目标盖板对应的翻转电磁阀失电，第一驱动件开始伸出，在此过程中控制单元首先检测到第一驱动件缩到位动合行程开关断开，之后检测到第一驱动件伸到位动断行程开关断开。若目标盖板对应的翻转电磁阀失电预设时长后，对应的第一行程开关中有任何一个没有断开，则各电磁阀保持目前状态，中断关闭盖板操作，通过报警器一直报警，在控制箱的触控屏上显示故障信息，并向上位机发送故障信息。若目标盖板对应的翻转电磁阀失电预设时长后，对应的第一行程开关断开正常，则控制单元发出信号让目标盖板对应的伸缩电磁阀失电，伸缩气缸开始伸出，在此过程中控制单元首先检测到目标盖板对应的第二驱动件缩到位动合行程开关断开，之后检测到第二驱动件伸到位动断行程开关断开。若目标盖板对应的伸缩电磁阀失电预设时长后，对应的第二行程开关有任何一个没有断开，则各电磁阀保持目前状态，中断关闭目标盖板操作，通过报警器一直报警，在控制箱的触控屏上显示故障信息，并向上位机发送故障信息。正常情况下，当盖板处于完全关闭状态时，伸缩电磁阀和翻转电磁阀都失电，对应的第一行程开关和第二行程开关均断开。
[0115]
在本申请实施例中，更换铝电解槽中的阳极炭块时，需要用天车风镐清理该炭块与相邻炭块的粘连，因此需将与该炭块相邻的两阳极炭块的接触部分也露出来。如图6所示，如更换a侧1号阳极炭块，则需完全打开盖板a(1)且盖板a(2)处于半开状态，盖板a(1)只有第一驱动件、翻转伸到位行程开关和翻转缩到位行程开关，其开闭过程只翻转即可；如更换a侧2号阳极炭块，则完全打开盖板a(2)即可；如更换a侧3号阳极炭块，则需完全打开盖板a(2)且盖板a(3)处于半开状态。a侧4号、6号、8号、10号、12号阳极炭块对应的盖板号与2号阳极碳块类似，a侧5号、7号、9号、11号阳极碳块对应的盖板号与3号阳极碳块类似，b侧的阳极炭块对应的盖板号与a侧类似。其关闭过程为打开的逆过程，下面以更换3号阳极炭块为例，对应盖板打开过程和关闭过程进行示例说明。
[0116]
在一些实施方式中，在更换阳极炭块模式下，在触控屏选择更换阳极炭块模式，选择3号阳极炭块和打开，则控制单元发出信号让报警器报警预设时长后停止，提醒周围人即将打开盖板。然后控制单元发出控制指令使盖板a(2)和a(3)对应的伸缩电磁阀同时得电，盖板a(2)和a(3)第二驱动件同时开始缩回，在此过程中控制单元检测到盖板a(2)和a(3)第二驱动件伸到位动断行程开关分别闭合，之后检测到盖板a(2)a(3)第二驱动件缩到位动合行程开关分别闭合。若盖板a(2)a(3)对应的伸缩电磁阀得电预设时长后对应的第二行程开关有任何一个没有闭合，则各电磁阀保持目前状态，中断打开盖板操作，通过报警器一直报警，在控制箱的触控屏上显示故障信息，并向上位机发送故障信息。若盖板a(2)a(3)对应的伸缩电磁阀得电预设时长后对应的第二行程开关闭合都正常，则控制单元发出控制指令，
以使盖板a(2)对应的翻转电磁阀得电，a(2)对应的第一驱动件开始缩回，在此过程中控制单元首先检测到盖板a(2)对应的第一驱动件伸到位动断行程开关闭合，之后检测到盖板a(2)对应的第一驱动件缩到位动合行程开关闭合。若盖板a(2)对应的翻转电磁阀得电预设时长后。对应的第一行程开关有任何一个没有闭合，则各电磁阀保持目前状态，中断打开盖板操作，通过报警器一直报警，在控制箱的触控屏上显示故障信息，并向上位机发送故障信息。
[0117]
在一些实施方式中，在更换阳极炭块模式下，在触摸屏选择更换阳极炭块模式，选择3号阳极炭块和关闭，则控制单元发出信号报警器报警预设时长后停止，提醒周围人即将打开盖板。控制单元发出信号让盖板a(2)对应的翻转电磁阀失电，a(2)对应的第一驱动件开始伸出，在此过程中控制单元首先检测到盖板a(2)对应的第一驱动件缩到位动合行程开关断开，之后检测到盖板a(2)对应的第一驱动件伸到位动断行程开关断开。若盖板a(2)对应的第一驱动件失电预设时长后，对应的第一行程开关有任何一个没有断开，则各电磁阀保持目前状态，中断关闭盖板操作，通过报警器一直报警，在控制箱的触控屏上显示故障信息，并向上位机发送故障信息。若盖板a(2)对应的第一驱动件失电预设时长后，对应的第一行程开关断开都正常，则控制单元发出信号让盖板a(2)a(3)对应的伸缩电磁阀都失电，盖板a(2)a(3)对应的第二驱动件同时开始伸出，在此过程中控制单元首先检测到盖板a(2)a(3)对应的第二驱动件缩到位动合行程开关分别断开，之后检测到盖板a(2)a(3)对应的第二驱动件伸到位动断行程开关分别断开。若盖板a(2)a(3)对应的伸缩电磁阀失电预设时长后，对应的第二行程开关有任何一个没有断开，则各电磁阀保持目前状态，中断关闭盖板操作，通过报警器一直报警，在控制箱的触控屏上显示故障信息，并向上位机发送故障信息。
[0118]
另外，其他阳极炭块对应的盖板组立开闭过程类似，阳极导杆与盖板组立对应关系如表1所示。在任何模式下如果动力电断电，则所有电磁阀失电，所有盖板组立所处的状态只受重力影响。
[0119]
表1
[0120][0121][0122]
需要说明的是，上述预设时长可以为5秒，也可以为6秒，还可以为其他时长，本申请实施例对此不进行具体限制。上述报警器可以为声光报警器。第一驱动件可以为翻转气缸，第二驱动件可以为伸缩气缸。
[0123]
在本申请实施例中，在打开或者关闭盖板前，报警器响报警，可以提醒附近作业人员；动力电断电时，安全电磁阀和控制电磁阀都断电，且将其他所有电磁阀的供气切断，盖
板组立只受重力影响，可手动进行盖板的推拉和翻转。动力电断电可通过控制箱外紧急按键来实现，安全电磁阀断电可两个旋钮开关来实现(一个控制a侧的盖板，另一个控制b侧的盖板)；在目前无法实现无人车间的情况下，各气缸伸出供气端可增加一个手动球阀，用户在上面作业前手动关闭球阀，防止盖板异常关闭；各盖板组立均有对应的行程开关监测，及时发现盖板组立开闭过程中的异常情况；设置动力电检测模块，及时发现动力电故障信息。当出现故障信息时，报警器均会报警，触控屏和上位机都会显示故障信息，车间的扬声器也可以基于故障信息进行播放。
[0124]
可选的，本申请实施例还提供一种铝电解槽盖板的控制系统，多个铝电解槽中每个铝电解槽设置有多个盖板，每个铝电解槽的盖板具有对应的控制箱和气路控制箱，该控制箱为上述图1至11任一所述的铝电解槽盖板的控制箱。
[0125]
其中，各控制箱之间通过通信电路并联，最后一个控制箱中的通信电路通过转接模块与上位机连接。
[0126]
另外，上位机采用目前铝电解厂应用比较成熟的槽控机的集中分布式控制模式。上位机与控制箱采用can总线通信，上位机与服务器之间距离较远采用光纤通信。
[0127]
图12为本申请实施例提供的铝电解槽盖板的控制系统的结构示意图，如图12所示，为控制箱与上位机、服务器组成的拓扑结构，共有n台电解槽，最右侧为1号槽，槽号向左依次增加，最左侧为n号槽。工区每台电解槽都具备的有：控制箱10，气路控制箱20，报警器105，第一驱动件404，第二驱动件403，行程开关。
[0128]
从1号槽的控制箱10使用屏蔽双绞线将can通信引到2号槽的控制箱，再从2号槽的控制箱10并联引出屏蔽双绞线将can通信引到3号槽的控制箱，之后依次使用屏蔽双绞线并联连接相邻两台控制箱10的通信电路，完成4号槽的控制箱到n号槽的控制箱的can通信连接。n号槽最后并联引出屏蔽双绞线到can转以太网模块7后再经过网线连接到上位机8。
[0129]
1号槽的控制箱10因为是can通信的一个末端设备，需要在其控制电路板上使用短路环将插头j1进行短路，将120欧姆电阻并联在can总线的一个末端。车间上位机8使用网线11，通过路由器12连接到光转以太网模块13上，之后随光纤14通向铝电解厂控制中心的光转以太网模块13上，之后使用网线11与服务器15进行连接。车间上位机8连接功放9，功放9连接分布在车间各处的扬声器16。另外，can总线的另一个末端，也可以并联120欧姆的电阻，以匹配总线阻抗。
[0130]
控制箱通过can通信将实时状态信息定时上传给上位机8，上位机8展示各铝电解槽各盖板组立、各行程开关、各电磁阀等设备的状态信息及故障信息；具备开关各铝电解槽各盖板组立控制指令下发功能；具备与服务器通信功能，定期上传信息到服务器，从服务器下载查看历史信息；服务器软件也具备查看当前信息、历史信息、控制指令下发到上位机8等功能。
[0131]
以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。