1绪论
1.1铝电解槽阳极电流监测的背景和意义铝在自然界中分布极广，地壳中铝的含量约为7.730，仅次于氧和硅，居第三位，而在金属元素中，铝的含量居于所有金属含量的首位t1]。很多的矿物中都含有铝，其中主要的是铝土矿、高岭土、明矾石等。金属铝具有耐腐蚀、易导电、密度小和延展性好等特点，由于其良好的物理化学性能，铝的用途非常广泛，它可以广泛地应用在建筑、包装、交通、电力和航空航天等领域，己成为有色金属中产量最大、最重要的金属，因此铝工业呈现出蓬勃发展的局面。目前，铝己经被加工成具有各种各样用途的材料，应用范围之广足以使现代生活的各个方面直接受到其影响t2]0铝的电解生产己经有一百多年的历史，但大规模生产的历史并不长。1886年美国的霍尔和法国的埃鲁特不约而同地提出了利用冰晶石一氧化铝熔盐电解法炼铝的方法，开创了电解法炼铝的新阶段，1888年美国匹兹堡电解厂开始用冰晶石一氧化铝熔盐电解法炼铝。与化学法相比，电解法成本比较低，而且产品质量好，故沿用至今[[3]。在熔盐电解法炼铝发明之后，铝电解工业无论在工艺技术水平，还是在生产规模以及自动化程度上均取得了突飞猛进的发展，尤其在近30年间，铝电解生产的电流效率由80%提高到现在的94(有的已达到%%)。在生产规模方面，铝电解槽由几千安培扩大到现在320KA，甚至是SOOKA，一个多世纪以来，工业铝电解槽经历了小型预焙阳极电解槽、自插式预焙阳极电解槽、上插式自焙阳极电解槽、大型预焙阳极电解槽的发展阶段。全世界年铝产量由20世纪初的6000吨/年发展到当前的2000多万吨/年[4]0世界铝电解先进技术主要集中在法国彼施涅公司、美国铝业公司、挪威铝业公司和瑞士铝业公司，世界上所建设的电解铝厂大多数采用了他们的技术。目前，世界上最大和产量最高的电解槽是法国彼施涅公司的AP50电解槽，槽长18m，电流强度SOOKA}单槽日产原铝3825kgts]o分析铝电解的生产成本中我们可以知道，我国的电费占生产成本的35-47，劳动力成本只占不到5}[6]。除去国内电价水平偏高的客观原因，也应该看到西方发达国家铝电解槽的平均电流效率已经达到了95%以上。相比之下，我国同类型的电解槽除了有个别的达到了91^'92%外，大多数均在88^'90%之间，相差了至少五个百分点，多项经济技术指标明显落后于发达国家。我国的电解铝产量1995年就己经排到了世界第三位，并且还在不断的向上攀升。每年由于电解铝电流效率偏低而浪费的电费都在十个亿以上，可见尽快地提高我国电解铝的电流效率，加大研究力度意义重大，刻不容缓。在铝电解生产中，电解槽作为一种生产设备，具有至关重要的作用。电解槽是铝电解过程的生产核心，而阳极则是电解槽的心脏。在电解槽运行期间，阳极过电流是铝电解生产中常见的一种故障现象，它导致电流分布失衡、阳极测爪、电解槽运行不稳定，最终造成电解效率的降低[[3]。因此对电解铝过程中的阳极电流的检测就显得特别重要，当发生阳极电流不正常时，要求一种监测系统能够迅速的检测到这种状况，同时能够发出警报，显示电解槽的异常状况。1.2数据通信方式的研究将铝电解现场采样到的阳极电流数据传送到监测中心的方式需要认真选择，应用于铝电解现场的数据通信方式分为有线传输和无线传输。下面介绍这两种传输方式的主要通信标准。有线传输数据的方式有CAN(ControllerAreaNet，控制局域网)、RS-485(RecommendStandard-485，总线推荐标准一485)、RS-232(RecommendStandard-232.总线推荐标准一232)等。CAN即总线控制器局域网，是一种用于各种过程检测及控制的总线。CAN最初是由德国BOSCH公司为汽车监测和控制而设计的，目前CAN已逐步应用到其它工业控制中，现己成为ISO-11898(InternationalOrganizationforStandards-11898，国际标准组织一11898)的国际标准oRS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线标准。RS-232串口标准是一种低速率串行通信的单端标准。RS-232采取不平衡传输方式，即单端通信。其收发端的数据信号都是相对于地信号的。所以其共模抑制能力差，再加上双绞线的分布电容，其传输距离最大约为15m，最高速率为20Kbps，且其只能支持点对点通信。近几年来，无线通信技术以前所未有的速度迅猛发展，无论是理论上还是技术上，各种无线通信系统均有了极大的进步。人们开发了能够取代电缆的无线传输技术以解决各种设备之间的无线通信问题。目前比较流行的短距离无线数据通信的标准有Wi-Fi,蓝牙(Bluetooth)、NFC(NearFieldCommunication，近距离无线通信技术)和UWB(Ultra-Wideband，超宽频)。(1)Wi-Fi是一种可以将个人电脑、手持设各(如手机)等终端以无线方式互相通信的技术[g-9]。其目的是改善基于IEEE802.11标准的无线网络产品之间的互通性。它的工作频率是2.4GHz。但是Wi-Fi元件昂贵，兼容性不好，安全性也不能令人满意。
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摘要 4-5
Abstract 5
1 绪论 8-13
1.1 铝电解槽阳极电流监测的背景和意义 8-9
1.2 数据通信方式的研究 9-10
1.3 国内外铝电解槽阳极电流监测的现状 10-11
1.4 论文构思 11-13
2 总体设计 13-18
2.1 系统的需
