【正文】 大一部分還是國(guó)外篩選出來的次等品，加上其它外圍元件（如電阻、電容等）的參數(shù)離散性也很大，批量小的產(chǎn)品不可能經(jīng)過篩選配對(duì)等技術(shù)處理，因此這樣的產(chǎn)品很難做到很好的一致性和高可靠性，因?yàn)槿我辉膮?shù)偏離設(shè)計(jì)要求都會(huì)引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。所謂單片機(jī)系統(tǒng)就是采用目前市場(chǎng)上的單片機(jī) CPU 及其它外圍芯片，根據(jù)不同系統(tǒng)設(shè)計(jì)電路板，最終設(shè)計(jì)成一臺(tái)簡(jiǎn)易的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并在此基 礎(chǔ)上設(shè)計(jì)程序以達(dá)到所要求的控制功能。 d、 牽拉節(jié)矩 它是一個(gè)周期中坯料被牽拉的凈長(zhǎng)，可由 (1)， (2)可以導(dǎo)出 ? ?? ?2 1 1m ABmR f s aytpk? ???? (24) 其 R 為牽引輥半徑 p 為電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù) ， mk 為機(jī)械減速比 ， S 為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率 ， mf 為VVVF 電源的輸出頻率， mf 、 ABt 和 ? 可供優(yōu)化選擇。 b、 反推時(shí)間與牽拉時(shí)間的比值 CDABtt?? (23) 顯然， ? 愈小，生產(chǎn)率愈高，但從鑄坯在結(jié)晶器中所受的摩擦阻力 和在結(jié)晶過程中 對(duì)坯料內(nèi)應(yīng)力控制方面考慮， ? 的設(shè)置是必要的，它的取值不能太小，較佳的 ? 才有較 好的截面晶粒品相，根據(jù)調(diào)試經(jīng)驗(yàn)， ? 的最佳范圍在 1:3— 1:4。VmV / ( m m ? s 1)t / s 圖 24 引錠機(jī)構(gòu)速度變化波形圖 ABt 為牽拉時(shí)間， BCt 為牽拉停止時(shí)間， cdt 為反推時(shí)間， DAt 為反推停止 時(shí)間中速度波形有兩次升和降，它是由 VVVF 電源中頻率的升降速率所引起的，時(shí)值 。 引錠工藝參數(shù)： a、 牽引周期 T ? ?21 mm mR S fV pk? ?? (21) R 為牽引半徑， p 電動(dòng)機(jī)級(jí)對(duì)數(shù)， mk 機(jī)械減速比， S 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差率， mf 為 VVVF 電源的輸出頻率。其二，在引錠機(jī)構(gòu)動(dòng)作的控制模式上，既可使用自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，也可以手工點(diǎn)動(dòng)控 制。 連續(xù)鑄造工藝過程 連續(xù)鑄造工藝指的是將具有合適溫度的待鑄熔體導(dǎo)入通水強(qiáng)迫冷卻的結(jié)晶器中 , 當(dāng)熔體凝固成具有一定強(qiáng)度的凝殼后 , 借助于引 錠桿和牽引輥將已凝固的坯料連續(xù)地拉出結(jié)晶器 , 而當(dāng)坯料達(dá)到其所設(shè)定的長(zhǎng)度時(shí) , 將被同步地自動(dòng)切斷。 用水平牽引連鑄工藝替代目前國(guó)內(nèi)尚廣為沿用的垂直牽引連鑄工藝是一項(xiàng)革新的趨勢(shì)，因它省去了一道對(duì)產(chǎn)品校直的工序，如何為水平牽引連鑄工藝配套引錠機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)控制有多種方案可供選擇。通過變頻器可任意改變電源輸出頻率從而任意調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速 ,實(shí)現(xiàn)平滑的無級(jí)調(diào)速。故須采用帶專用于散熱的恒速風(fēng)扇的專用電動(dòng)機(jī)，考慮到變頻器供電的特殊性，我們選用專用的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)。并可在線調(diào)整工藝參 數(shù)、改變鑄造速度、牽引頻率和節(jié)距。 T 1T 2T 3T 4tv 圖 22 電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)間要求 控制要求如下 : （ 1）設(shè)置四段時(shí)間 T1— 正向牽引時(shí)間、 T2— 正向停止時(shí)間、 T3 反向后推時(shí)間和 T4—反向停止 時(shí)間； （ 2） T1, T2, T3, T4 時(shí)間在 []秒間獨(dú)立可調(diào)； 7 （ 3）電機(jī)用變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速； （ 4）起動(dòng)從 T1 開始，停止在 T2 進(jìn)行； （ 5）有正、反向點(diǎn)動(dòng)控制，點(diǎn)動(dòng)速度單獨(dú)可調(diào)； （ 6）頻率調(diào)節(jié)范圍 0~100Hz，頻率調(diào)節(jié)精度 。 6 PLC控制器V V V F 變 頻 器水 平 牽 引 連 鑄 設(shè) 備減 速 箱工 頻 電 網(wǎng)頻率給定變 頻 電 機(jī)M 圖 21 圖 基于 PLC 的銅材成型機(jī)控制系統(tǒng)的框圖 根據(jù)銅加工生產(chǎn)工藝技術(shù)與裝備對(duì)拖動(dòng)電機(jī)的要求，牽引機(jī)構(gòu)在每個(gè)周期中速度的變化規(guī)律包含四個(gè)時(shí)段，如圖 22 所示。這種方案與采用晶閘管整流器和直流電機(jī)，配以測(cè)速發(fā)電機(jī)構(gòu)成閉環(huán)直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)方案相比，在性能和價(jià)格相當(dāng)?shù)臈l件下，具有可靠性高、節(jié)約電能、維護(hù)工作量小的優(yōu)點(diǎn)；與采用工業(yè)計(jì)算機(jī)控制交流伺服電動(dòng)機(jī)的方案比同樣具有可靠性高、節(jié)約電能等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，還具有投資省、維護(hù)工作量小的優(yōu)點(diǎn) [3]。因此針對(duì)客戶群的實(shí)際，開發(fā)一種采用新型數(shù)控變頻技術(shù)的水平牽引連鑄設(shè)備就顯得尤為必要。在這個(gè)設(shè)計(jì)中 ， 我 們要對(duì)進(jìn)行一系列的方案比較與選擇 ， 從中選擇出適合的方案。 ⑶、系統(tǒng)起動(dòng)從牽引階段開始，系統(tǒng)停止在停牽階段內(nèi)完成。水平牽引機(jī)構(gòu)的推拉時(shí)間比為 1: 3 ~1: 4，連鑄周期為 5 ~ 20 s，牽引節(jié)矩為 10 ~ 40 mm。其二，在引錠機(jī)構(gòu)動(dòng)作的控制模式上，既可使用自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，也可以手工點(diǎn)動(dòng)控制。 本課題的主要研究?jī)?nèi)容 本課題瞄準(zhǔn)世界銅材加工最先進(jìn)的水平牽引連鑄工藝，將成熟的現(xiàn)代交流變頻調(diào)速和 PLC 控制技術(shù)與先進(jìn)的水平牽引連鑄工藝相結(jié)合，研發(fā)出一種適合中 小企業(yè)使用的銅材 水平 牽引成型設(shè)備。 本課題主要研制銅材連鑄水平牽引機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)，使銅型材在結(jié)晶器中的阻力減小，銅型材在結(jié)晶過程中晶粒細(xì)化，從而提高成材率。 4 銅材牽引機(jī)控制系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)意義和價(jià)值 目前國(guó)內(nèi)多數(shù)中，小型鋼材加工企業(yè)目前所用的工藝是垂直牽引連鑄，設(shè)備仍然靠爐振、打鏈 蕀輪或時(shí)間繼電器來實(shí)現(xiàn)拉停牽引，用普通交流電機(jī)拖動(dòng)和機(jī)械齒輪變速。 面臨以上及資源短缺問題，我國(guó)銅加工行業(yè)正在不斷通過技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展短流程工藝，來 提高自動(dòng)化和連續(xù)化水平，節(jié)能減排，特別是發(fā)展利用再生銅資源直接生產(chǎn)銅加工材技術(shù)，以確保中國(guó)銅加工工業(yè)繼續(xù)穩(wěn)定、持續(xù)、快速發(fā)展。未來幾年國(guó)際銅加工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是企業(yè)數(shù)量和規(guī)模不會(huì)有太大變化 ,產(chǎn)能和產(chǎn)量也不會(huì)有太大增長(zhǎng) ， 而產(chǎn)品品種會(huì)不斷增加 ,產(chǎn)品質(zhì)量會(huì)更加精益求精、更加節(jié)能環(huán)保。最典型的是歐洲金屬公司 KME ，幾乎囊括了全部銅加工材品種，在世界主要 地區(qū)都設(shè)有分支機(jī)構(gòu)，年銅加工能力達(dá)到 85 萬 t。因此形成了中國(guó)銅材加工工業(yè)大而不強(qiáng)、大而不精的狀況，結(jié)構(gòu)性矛盾十分突出，造成了國(guó)民經(jīng)濟(jì)所需高、精、尖產(chǎn)品主要依靠國(guó)外進(jìn)口的尷尬局面。 國(guó)內(nèi)多數(shù)中、小型銅型材加工企業(yè)目前所用的工藝是垂直牽引連鑄，設(shè)備仍然靠爐振、打鏈棘輪或時(shí)間繼電器來實(shí)現(xiàn)拉 停牽引，用普通交流電機(jī)拖動(dòng)和機(jī)械齒輪變速。尤其是我國(guó)銅加工業(yè)發(fā)展更是迅速，使我國(guó)成為了世界上重要的銅材生產(chǎn)、消費(fèi)和貿(mào)易大國(guó)，產(chǎn)量已連續(xù)五年居世界第一位，品種不斷增加，產(chǎn)品質(zhì)量逐年提高，工藝技術(shù)創(chuàng)新十分活躍，現(xiàn)代化的銅加工工業(yè)體系已初步建立和形成。可以通過編寫程序改變電機(jī)拖動(dòng)的速度、改變牽引頻率和節(jié)距。 本次課題所設(shè)計(jì)的水平牽引電控系統(tǒng)可以很好的 解決之前一般的控制系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng) 精度不夠 沒有人機(jī)界面等問題。結(jié)合上面所述，立足于長(zhǎng)遠(yuǎn)的考慮，本次課題實(shí)現(xiàn)方式也將采用上面兩者的結(jié)合來完成相應(yīng)的部分的設(shè)計(jì)。 在銅材成型機(jī)控制系統(tǒng)中，調(diào)速裝置也是一個(gè)關(guān)鍵部分，它的選擇不但涉及到資金、技術(shù)問題，同時(shí)也關(guān)系到生產(chǎn)的安全性。本課題主要研制銅材連鑄水平牽引機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)，使銅型材在結(jié)晶器中的阻力減小，銅型材在結(jié)晶過程中晶粒細(xì)化，從而提高成材率。 目前國(guó)內(nèi)多數(shù)中，小型鋼材加工企業(yè)目前所用的工藝是垂直牽引連鑄，設(shè)備仍然靠爐振、打鏈?zhǔn)m輪或時(shí)間繼電器來實(shí)現(xiàn)拉停牽引，用普通交流電機(jī)拖動(dòng)和機(jī)械齒輪變速。成為世界重要的銅材生產(chǎn)、消費(fèi)和貿(mào)易大國(guó)。 frequency control of motor speed。 關(guān)鍵詞 ：變頻器； PLC；變頻調(diào)速； VVVF II The Design of Level Electrical Traction of Copper Molding Machine Control System Based on PLC Abstract The research of this paper based on efficient and Low consumption new technology of Copper processing， exploit Reliably Auto control systemDesign of Level Electrical Traction of Copper Molding Machine Control System Based on PLC. The paper introduce frequency variation Motor replace Furnace vibration Hit chain、 Ratchet or Relay with Draught、 Stop and Reverse thrust. Achieve simple and accurate technology. Use DSP control Draught Motor to Rotation、 Stop、 Reverse at and stop， at the same time， we achieve the Motor four Beats by control the time of the four Status. And increase yield、 reduce cost by change speed of foundry, frequency and pitch of draught on line. This paper first introduces the subject of the task of designing. Then, according to the mission requirements, we will do the monitoring system hardware selection, especially the choice of the PLC model. Then, we make the designs on the PLC automatically operation, single stroke operation, manual controlling of programs, Analyzes the fourstep unique process of draughtstoppushstop in device function of traction machine. Based on the process, the traction machine drive control system was designed in which craftwork parameters can be pleted online, pleted by the singl,chip puter controller, VVVF and frequency altering speed variation asynchronous motor. The system prossesses high quality,stable and reliable function of successive foundry craftwork. The theoretical illumination to some key problems in d,signing was supplied, which is helpful to the development of domestic horizontal successive foundry industry. III Keywords: inverter。然后根據(jù)任務(wù)要求，對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的主要硬件做了選型，尤其是對(duì) PLC 型號(hào)的選擇。并可以在線改變 鑄造速度、改變牽引頻率和節(jié)距，從而提高成材率、降低生產(chǎn)成本。本文采用變頻電機(jī)實(shí)現(xiàn)拉、停、反推來取代爐振、打鏈、棘輪或繼電器方式，做到工藝既簡(jiǎn)單且準(zhǔn)確。 I 基于 PLC 的銅材成型機(jī)水平牽引電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 摘 要 本文研究的是基于高效、低耗的銅材加工新技術(shù)和新工藝，開發(fā)出自動(dòng)、可靠的控制系統(tǒng) — 基于 PLC 的銅材水平牽引變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。本課題主要研制銅材連鑄水平牽引機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)，使銅型材在結(jié)晶器中的阻力減小，銅型材在結(jié)晶過程中晶粒細(xì)化，從而提高成材率。采用 PLC 編程控制牽引電機(jī)的正轉(zhuǎn)、停止、反轉(zhuǎn)、停止，同時(shí)通過控制這四種狀態(tài)的時(shí)間來實(shí)現(xiàn)牽引電機(jī)四節(jié)拍動(dòng)作。 本文首先介紹了課題設(shè)計(jì)的任務(wù)。接著，本文對(duì) PLC 的自動(dòng)運(yùn)行、單行程運(yùn)行、手動(dòng)運(yùn)行的控制程序做了具體的設(shè)計(jì)， 分析了在設(shè)備運(yùn)行中引錠機(jī)構(gòu)牽拉 — 停牽 — 反推 — 停推四節(jié)拍的獨(dú)特流程，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出可以在線優(yōu)化工藝參數(shù)的由 PLC、 VVVF 和變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)組成的引錠機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng) ， 實(shí)現(xiàn)了連鑄工藝的優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行 ， 針對(duì)設(shè)計(jì)中的幾個(gè)鍵問題提供了理論上的說明 ,有助于國(guó)內(nèi)銅型 材水平連鑄產(chǎn)業(yè)的技術(shù)更新和發(fā)展。 PLC。 VVVF IV 目 錄 引 言 .......................