铜板拉铸机.doc

采用变频控制设计的铜板连铸机控制系统张志达1 周淑梅2 王文奎2（1.北京二十一世纪科技发展有限公司， 北京 100086； 2.北京金鹰铜业有限公司， 北京 100000）摘 要：铜板连铸机由于受铜冶金结晶工艺要求，牵引辊需要有较高的加速度和精确的位移控制。所以牵引辊的驱动通常采用伺服控制技术实现。设计开发一种采用变频控制驱动铜板连铸机牵引辊的控制系统关键词：变频控制；铜板连铸机；控制系统1 引 言由于受铜的冶金结晶工艺要求，铜板的铸造生产是非连续式的循环往复周期式交替动作。通常采用的工艺控制方式为：前反推-前反推停-拉铸-停-后反推-后反推停-停校正，上述的动作顺序（程序）包含在两个A和B子程序中,其控制精度一般为：最小时间：10ms；最小位移：10m；最小加速度：200mm/s2。针对铜板铸造的工艺特点，传统拉铸机牵引辊的驱动设计都是选用伺服驱动方式来保证实现和达到上述要求。 结合变频技术和PLC控制技术的发展状况，选用合适的PLC和变频器，设计开发一种铜板连铸机牵引辊采用变频控制方式驱动的控制系统，实现铜板坯铸造生产的工艺要求，其动作顺序（程序）包含在PLC内的两个A和B控制子程序中。 2 设备组成和设计要求 整条连铸机生产线由三部分设备组成：牵引机(拉铸机)，铣面机，卷取机，设备组成及工艺流程如图1所示。 2.1 设备数据 铸造材料 铜合金 铸口尺寸 1000mm(宽)150mm(高) 最大铸坯规格 450mm(宽)20mm(厚)2(条) 牵引辊直径 220mm 牵引辊最大线速度 70mm/s 牵引辊最小加速度 500mm/s2 2.2 工艺数据设计要求 子程序A 09999次/周期 子程序B 09999次/周期 前反推位移 099.99mm 前反推停时间 060.00S 拉铸位移 099.99mm 停时间 060.00S 后反推位移 099.99mm 后反推停时间 060.00S 停校正时间 01.00S 前反推速度 070.00mm/S 拉铸速度 070.00mm/S 后反推速度 070.00mm/S 拉铸摆动幅度 0100% 长度设定自动剪切 50100000mm3 控制系统设计 3.1 传动设计牵引机的两个牵引辊采用2台交流变频电机驱动，驱动器选用 英国C.T公司的Unidrver变频器，这种变频器具有V/F控制、开环矢量控制、闭环矢量控制、伺服控制功能，其闭环矢量控制性能可以和伺服控制相媲美。由于工作过程中两个牵引辊要求保持同步和负荷平衡，所以驱动器控制方式采用主从控制。铣面机夹送辊和铣刀的驱动选择交流电机，夹送辊采用变频器驱动，铣刀则选择交流直接驱动方式。剪切和卷取控制采用液压方式。3.2 PLC和监控设计 依据系统的特点，牵引机要求运算速度快、位置精度高、控制功能强；铣面机和卷取机与牵引机在控制上相对独立。PLC系统的配置设计成两套，牵引机的控制采用SIEMENS公司的PLC S7-226和操作屏OP27；铣面机和卷取机的控制选用S7-224 。 连铸机控制系统原理图如图2所示。4软件设计HMI操作屏OP27上设有工艺参数设定、故障报警、运行参数监测、生产数据报告等多组界面，方便直观地进行人机对话。PLC软件依照工艺数据和工艺要求编制了设定、位置检测、位移控制计算、控制A程序、控制B程序、程序记数及循环控制、计长运算及定长剪切、逻辑运算等相应的功能子程序，采用结构化程序设计，缩短程序扫描周期，提高控制精度。5结束语本系统2002年4月一次带料调试试车成功后，运行稳定未出现过任何故障，操作简单、监测数据全便于生产操作，控制精度高保证了产品质量，设计合理易于生产维护。这条铜板连铸生产线牵引辊的最大加速度达到了700mm/S，位移误差小于50m，达到并超过了国产伺服控制系统