随着全球经济发展和环保意识的提高，对耗电及环境污染极大的铝行业提出了更高的要求．为提高铝电解的技术指标、降低能耗，改善铝电解烟气中氟对环境的污染，*终达到经济效益增长的目的，应运产生了预焙阳极电解技术，该技术使电解槽具备了向大型化发展的条件．而预焙阳极生产是该技术中基础环节，预焙阳极生产工艺、生产装备和制品质量，直接决定着电解铝的质量、成本和效益。

作为预焙阳极生产焙烧工序中的关键设备，不仅投资约占阳极总投资的30%，而且也是影响产品质量、能耗和环境的重要环节．随着科学技术发展焙烧炉建造的材料及技术日趋成熟，我国目前已完全能建造性能良好的焙烧炉E2J．

但是，目前世界上还没有成熟的焙烧炉控制系统，*先进的技术是法国A．P公司的阳极焙烧控制系统．我国大型铝厂的阳极焙烧炉一般采用敞开式焙烧炉，基本上仍处于日轻焙烧炉的技术水平上，能耗高，生产能力低下、炉温控制精度偏低、烟气排量大。在国家有关“走新型工业化道路的方向，以信息化带动工业化，以工业化促进信息化，增强自主**能力”的要求下，铝行业各企业积极开展阳极炭素焙烧技术改造工作．

1 阳极炭素焙烧系统

1．1阳极炭素焙烧系统构成及其功能

阳极炭素焙烧系统主要由生块编组系统、重油系统、窑炉焙烧系统、熟块解组系统及烟气净化系统构成．生块编组系统是将成型车间制造且已压制成型的阳极生炭块通过链式输送机、辊式输送机输送至编组站进行编组，编成正反（炭碗）相间的组，供天车装炉；重油系统是将油库或油车中重油输送到重油储罐，并对重油储罐进行保温、压力及液位控制，再将任意一个重油储罐中重油通过重油泵以一定压力和流量注入焙烧车间重油运输管道，输送到焙烧炉面出油 口， 供燃烧架系统使用； 窑炉焙烧系统包括燃烧架系统及排烟架系统 2部分 ， 燃烧架系统是将重油系统送来的重油， 经过增压泵提高重油压力， 并通过电加热器及 电拌热装置保持重油温度在一定范围之内， 再将增压后重油送人燃烧架的燃烧器， 按升温曲线要求通过控制器控制电磁脉冲阀喷射频率将重油喷人炉室 ， 经过燃烧使 阳极炭块按预定温升 曲线升温， 以使生块中粘结用沥青及其成分渗出， 炭块中伴随着发生相应物理化学反应 ， 使炭块 的性能达到 电解 阳极要求． 排烟架系统是通过利用燃烧后烟气余热使生块按预定升温曲线预热， 使生块在规定时问内达到焙烧初始温度， 并控制烟气的压力及电动阀开度使重油能充分燃烧 ； 熟块 解组 系统是将 已完成规定时间焙烧的阳极熟炭块通过链式输送机输送 至解组站进行解组 ， 再通过辊式输送机运送 至成品库 ； 烟气净化系统将焙烧 炉产生燃烧后烟气经过地下环形烟道送入烟气净化装置处理以达到环保要求． 有关阳极焙烧生产设备及技术要求的详细介绍见文献[ 4 ] ．

1．2阳极炭素焙烧DCS系统 

由于整个焙烧系统生产及控制设备分散在不同地点，且工艺复杂、控制要求高、控制难度大，因此在现场控制层，将各子系统归人不同的控制站，采用PIC及HMI实现分散控制和监视，以达到工艺和控制要求及保证可靠性；在监控层则应根据各子系统功能及其重要性合理配置监控计算机及辅助设备，以实现各控制站之间的监控及协调工作，*终实现基于PLC的DCS控制方案．据上述原则，现场控制站分为9个，即生块编组控制站（AC1）、熟块解组控制站（AC2）、重油系统控制站（AC3）、烟气净化控制站（AC4）、1号排气架控制站（AC5）、2号排气架控制站（AC6）、I号燃烧架控制站（ACT）、2号燃烧架控制站（AC8）及3号燃烧架控制站（AC9），其中1号排气架控制站（AC5）与2号排气架控制站（AC6）为“一用一备”．监控站为4个，分别是阳极生块编组监控站、阳极熟块解组监控站、窑炉公用监控站及窑炉焙烧监控站．  

为保证控制方案的可靠实现，采用了功能完善、**可靠的硬件及软件体系．以TE系列电气元件结合配电综合自动化技术实现系统可靠的供配电；以SchneiderQuantum系列PIC、Magelis系列HMI、研华工控机及配套监控软件实现现场控制站及监控站；以国际**公司的常规仪表设备实现信号的**检测．为了实现4个监控站与9个现场控制站之间的数据通讯，以及与企业Intranet之间的生产数据交互，尚需构建通讯系统．由于阳极炭素焙烧系统为正常情况下24h连续工作，控制中需要多个控制站之间数据交换，因此必须保证控制系统之间有快速可靠的通讯方式，同时要考虑与企业Intranet网络兼容及易于实现、扩展等因素，因此在通讯系统中决定采用1OM／1OOM自适应双重冗余工业现场以太网络技术．

2 双重冗余工业以太网技术应用 

2．1工业以太网技术

工业以太网技术是成熟以太网技术在控制网络延伸的产物，同时也是控制技术对现场设备通信性能要求提高的必然结果[5]．近年来，随着现场总线应用领域的扩展和建立企业信息系统的需求，加之以太网技术的具有标准开放、结构简单、技术更新速度快及网络可平滑升级等优点，工业以太网在现场总线中迅速崛起并不断发展．众多的组织和厂商在解决普通以太网技术应用到工业环境下控制网络的过程中，根据其技术特点和历史原因出现了多种工业以太网技术．目前主流的工业以太网有：①由Modbus～IDA／施耐德电气（SchneiderElectric）公司提出的Modbus／TCP；②由控制网国际组织CI（ControlNetInternational，CI）和开放式设备网供货商协会ODVA（OpenDeviceNetVendorsAsso—ciation，ODVA）／罗克韦尔自动化（RockwellAuto—marion）公司提出的EtherNet／IP；③由Profibus用户组织PN0（ProfibusNutzerOrganization，PNO）／西门子（Siemens）公司提出的Profinet；④由现场总线基金会FF（Field—busFoundation）提出的HSE．Modbus／TCP是Modbus的延伸，基于以太网和标准TCP／IP协议，并将Modbus协议直接应用到第4层，实时扩展采用了在UDP上的实时发布者**者RTPS（Real—timePublisherSubscriber，RTPS），构成一个结构简单的、开放和广泛应用的传输协议．采用星型拓扑结构，支持10Mb／s、100Mb／s和1000Mb／s设备，可构成几乎无限规模的网络．正是由于Modbus／TCP的这些特点，使得其在工业现场的应用越来越广泛．有关其余几种以太网技术详细介绍见文献[6]．