本发明涉及电解铝生产过程领域，具体为一种基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统。
背景技术：
1、电解铝工业是现代工业中不可或缺的一部分，其生产过程中涉及复杂的电化学反应和多种工艺参数的调控。电解铝出铝速度的准确计算对提高生产效率、节约能源和降低成本具有重要意义。在实际生产过程中，当plc出铝作业控制柜收到遥控器的出铝操作命令后，plc会打开出铝电磁阀开始出铝。plc记录开风时抬包重量，并在出铝过程中实时接收抬包重量数据，将接收到的抬包重量减去开风时的抬包重量得到净出铝量。当plc关闭出铝电磁阀时，由于抬包内部的负压不能立即消失，出铝流速不会立即变为零。因此，实际系统中会使plc提前关闭出铝电磁阀，以进行过冲量补偿。
2、为了提高出铝精度，plc根据出铝流速辨识出关风提前量。然而，由于电解铝生产过程的高度非线性和随机性，传统的计算方法难以达到预期的精度和可靠性。每次出铝过后，如果能利用出铝偏差信息对关风提前量计算公式中的参数进行校正，将使电解铝槽出铝更加准确。通过无迹卡尔曼滤波算法对实时数据进行处理和计算，可以进一步提高出铝速度的计算精度，为电解铝生产提供更为可靠的控制依据。
3、随着对产品质量和安全性要求的不断提高，相关行业可能会制定更为严格的技术标准和规范，对铝电解槽出铝监控系统的监控系统提出更高的要求。因此，开发符合行业标准的先进监控系统具有重要的技术和市场意义。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的问题，本发明设计一种基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统，其重要作用在于提高出铝准确度，提升生产效率，保障生产安全，降低能源消耗，符合行业标准，以及提升技术竞争力。通过实时监测和调整出铝参数，自动化监控系统能够优化出铝过程，减少人为误差，从而提高产品质量、降低成本，并为企业赢得更多市场份额，具有重要的经济和社会意义。其中，由控制台输入获取待出铝参数信息，由plc控制出铝参数的调节，如关风提前量、抬包天车移动，保证出铝过程精准稳定可靠，其次，plc还能够实现对出铝装置的故障诊断和自动报警功能，及时发现并解决潜在的问题，确保生产安全。此外，plc还可以记录和存储出铝过程中的关键数据，为质量管理和生产过程优化提供依据。
2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统，主要包括抬包重量获取装置、控制台、出铝电磁阀模块、天车以及电解槽。其中抬包重量获取装置包括称重显示器和应变式称重传感器。控制台包括人机交互设备、plc以及供电子系统。其中控制台的人机交互设备用于人机交互、模式选择，输入出铝参数；plc用于接收与处理用户和传感器输入的指令，使用无迹卡尔曼滤波估计出铝速度，控制电磁阀模块，控制天车移动，控制铝电解槽出铝监控系统工作；供电子系统用于给人机交互设备、plc和电磁阀模块供电。出铝电磁阀模块用于控制电解槽出铝。天车用于移动铝包。电解槽用于进行电化学反应。本方案由控制台保证基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统精准工作。
3、进一步地，所述的基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统的抬包重量获取装置称重显示器为pt650f，设置与应变式称重传感器相连显式抬包重量。
4、进一步地，所述的基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统的数传电台为mds2710，设置于人机交互设备传输信号。
5、进一步地，所述的人机交互设备与plc电连接，所述的plc与出铝电磁阀模块电连接。
6、进一步地，所述的控制台，其供电子系统包括380v转220v交流变压器，220v交流电转24v直流电开关电源，其中，380v交流电为电解槽、天车和重量获取装置供电，开关电源将220v交流电转换成24v直流电为人机交互设备、plc以及电磁阀模块供电。
7、进一步地，所述的控制台，其人机交互设备包含2种模式：自动模式与手动模式，每种模式均在人机交互界面显示基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统上的出铝参数实时信息；自动模式状态下基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统根据用户输入的出铝参数信息自动对参数进行设定，使用无迹卡尔曼滤波进行速度估计，自动确定关风提前量；手动模式需用户根据自身的经验手动控制电磁阀开关，通过人机交互设备上的触摸屏控制出铝参数；人机交互设备还包括急停、历史数据存储功能。
8、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
9、（1）通过对基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统和控制台内部的设计，实现了对精准出铝的自动与手动控制；
10、（2）自动模式状态下，基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统根据用户输入的出铝信息自动对参数进行设定，通过使用无迹卡尔曼滤波算法精准估计出铝速度，精准计算出关风提前量；
11、（3）通过plc控制基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统，增加了对出铝装置的故障诊断和自动报警功能，及时发现并解决潜在的问题，确保生产安全；
12、（4）每种模式均在人机交互界面显示基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统上的出铝实时信息，并能在出铝结束后重新计算；
13、（5）具备记录历史数据和存储出铝过程中的关键数据的功能，人机交互设备可将数据发送给云服务器，操作人员可以直接从人机交互设备或云端进行查看。
1.一种基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统，主要包括抬包重量获取装置、控制台、出铝电磁阀模块、天车以及电解槽。其中抬包重量获取装置包括称重显示器和应变式称重传感器。控制台包括人机交互设备、plc以及供电子系统。其中控制台的人机交互设备用于人机交互、模式选择，输入出铝参数；plc用于接收与处理用户和传感器输入的指令，使用无迹卡尔曼滤波估计出铝速度，控制电磁阀模块，控制天车移动，控制铝电解槽出铝监控系统工作；供电子系统用于给人机交互设备、plc和电磁阀模块供电。出铝电磁阀模块用于控制电解槽出铝。天车用于移动铝包。电解槽用于进行电化学反应。本方案由控制台保证基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统精准工作。
2.根据权利要求1所述的一种基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统，其特征在于：所述的控制台，其人机交互设备包含2种模式：自动模式与手动模式，每种模式均在人机交互界面显示基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统上的出铝参数实时信息；自动模式状态下基于无迹卡尔曼滤波的铝电解槽出铝监控系统根据用户输入的出铝参数信息自动对参数进行设定，使用无迹卡尔曼滤波进行速度估计，自动确定关风提前量；手动模式需用户根据自身的经验手动控制电磁阀开关，通过人机交互设备上的触摸屏控制出铝参数；人机交互设备还包括急停、历史数据存储功能。
