引言：

       所謂的無氧銅連鑄狠楞，是先將銅在400KW的中頻加熱爐中融化蒿缎，銅水表面始終覆蓋著一層木炭粉，將銅水與氧氣隔絕房睁，而后在冷卻水套中結(jié)晶成銅桿脑播，通過牽引實現(xiàn)連續(xù)鑄造。

        近些年來侈吨，隨著我國的電力冗级、電器行業(yè)的迅猛發(fā)展，對材料提出了新的技術(shù)要求均膛，帶動了銅加工行業(yè)的加工工藝的進步咸耍。我們參與完成了銅加工設(shè)備中名為“無氧銅桿連鑄機組”的關(guān)鍵設(shè)備的電控系統(tǒng)的開發(fā)生產(chǎn)。 所謂的無氧銅連鑄，是先將銅在400KW的中頻加熱爐中融化努儒，銅水表面始終覆蓋著一層木炭粉遇穷，將銅水與氧氣隔絕，而后在冷卻水套中結(jié)晶成銅桿申屹，通過牽引實現(xiàn)連續(xù)鑄造绘证。這樣工藝生產(chǎn)出的銅材導(dǎo)電性能好，線路損耗低哗讥，已經(jīng)受到行業(yè)的認可嚷那。 電控系統(tǒng)負責(zé)完成銅桿從上引連鑄 、牽引忌栅、卷繞成盤的流水線的整個生產(chǎn)過程的控制车酣。其中伺服電機帶動減速機和及其他機械結(jié)構(gòu)將銅桿向上牽引，實現(xiàn)連續(xù)鑄造索绪；再由變頻器帶動機械對鑄造好的銅桿實現(xiàn)牽引湖员、卷繞、完成盤狀包裝瑞驱。 由于這種冶煉設(shè)備都連續(xù)24小時不間斷運行娘摔，一般日產(chǎn)20噸Φ8mm銅桿，產(chǎn)量大唤反，產(chǎn)值高凳寺，所以對機組的可靠性要求也很高。設(shè)備一旦由于故障而停機旧搔，為了避免爐中的銅水冷卻凝固后與爐子結(jié)為一體旁核，必須要通電保溫，光一天的電費損失就高達5000元人民幣仿扩。由于停機造成大量的廢銅也是一大筆損失极求。同時，該種設(shè)備的工作環(huán)境卻相當惡劣：現(xiàn)場環(huán)境溫度極高种鳖，距離中頻加熱爐旁2米的環(huán)境溫度還要達到50℃惹你，會加速電器元件的老化；炭粉哈滥、灰塵等導(dǎo)電顆梁耍可能會影響觸摸屏、PLC喷总、伺服驅(qū)動器等電器元件的正常工作樟闽。這樣的環(huán)境已經(jīng)超越了一般電器產(chǎn)品的環(huán)境要求，但產(chǎn)品一旦發(fā)生故障又會帶來損失和不良的反響柳卒，這樣的設(shè)備對我們及選用的產(chǎn)品來說都是一種考驗褒醒。 為此藕各，我們經(jīng)過了廣泛的市場調(diào)查，進行了實物試驗焦除，并進行了方案論證激况。我們最終采用了抗干擾能力強、性價比較高的日本富士電機公司的觸摸屏和可編程控制器來控制交流伺服系統(tǒng)和變頻器膘魄，組成整個項目的電氣控制系統(tǒng)乌逐。 系統(tǒng)控制框圖: 2# 上引連鑄 機構(gòu)單元 RS485 通訊模塊 RS485 通訊模塊 RS485 通訊模塊 牽引與卷繞機構(gòu)單元 1# 上引連鑄 機構(gòu)單元 電控系統(tǒng)主要分兩大組成部分：

1. 銅桿上引部分。

2. 銅桿牽引卷繞成盤部分创葡。 以下對于各部分的控制要求與電氣系統(tǒng)組成予以分別的說明浙踢。

一：銅桿上引部分： 上引系統(tǒng)硬件構(gòu)成及控制框圖： 1# 上引機構(gòu)組成 2# 上引機構(gòu)組成 富士可編程控制器 SPB 交流伺服系統(tǒng) 富士觸摸屏 UG20 富士可編程控制器 SPB 交流伺服系統(tǒng) 機械部分 富士觸摸屏 UG20 機械部分 上引部分由如上控制框圖所示的兩套完全獨立的機構(gòu)組成，通過觸摸屏設(shè)置上引的位置控制量灿渴、上引的速度洛波，以及作為整個系統(tǒng)故障及運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)顯示骚露。通過可編程控制器完成速度與牽引距離的浮點數(shù)算法蹬挤，然后通過PLS1這條高級脈沖輸出指令完成上引的控制過程。上引節(jié)距的控制精度為0.01mm, 速度最高可達到3m/min棘幸。由于SPB系列的PLC具有 100kHz的輸出頻率锤塘，很輕松地控制伺服電機實現(xiàn)高速、高頻的運行與停止问乌，保證了上引的速度與精度伦够。

二：銅桿牽引與卷繞部分： 這部分負責(zé)將前面連續(xù)鑄造出來的12根銅桿，通過12個變頻器牽引寂齐，再通過另外的12個變頻器來進行卷繞控制绅厘，實現(xiàn)成品的繞盤，最終形成盤狀包裝肃逐。

1．銅桿牽引部分： 銅桿牽引部分與前面的上引部分進行RS485的通訊驼凌，可以直接獲得連鑄的速度，以此作為基準速度撬替，并接收與每一根銅桿相連的浮輥電位器的信號，以此獲得由于機械打滑等原因引起的線速度誤差传悍。PLC將兩部分數(shù)據(jù)運算后梦柬，修正變頻器的速度，使牽引系統(tǒng)及時地將連鑄出來的銅桿牽引到繞盤部分幻狈。 由于SPB系列可編程控制器具有LINK-DATA的數(shù)據(jù)傳遞功能磺送，能夠?qū)崿F(xiàn)每一個處于RS485通訊網(wǎng)絡(luò)中的可編程控制器之間的數(shù)據(jù)共享，可以大大減少工程技術(shù)人員編制通訊程序的時間灿意，極大地提高了編程效率估灿。即使2套獨立的上引機構(gòu)有不同的連鑄速度，也可以通過實時的數(shù)據(jù)傳送到牽引部分的PLC，使之及時調(diào)整變頻器的牽引速度馅袁。 而且域慷，SPB系列可編程控制器的A/D模塊的轉(zhuǎn)換精度達到14位（16000/10V）的高分辨率，即使每一根銅桿的線速度有微量的速度變化汗销，都能通過高分辨率的A/D模塊敏銳地捕捉到犹褒，使PLC能夠迅速修正。

2．銅桿卷繞部分： 銅桿卷繞部分是整個系統(tǒng)的難點：沒有任何其他的傳感器等電信號弛针，僅僅依靠控制前文提到的卷繞變頻器叠骑，就要將銅桿繞成一圈圈均勻排列好的由外往里或由里往外的漸開線狀的盤型，循環(huán)往復(fù)后逐漸堆成圓柱型的一大卷削茁。由于銅材本身就有一定的硬度宙枷，除了牽引輪、導(dǎo)向輪茧跋、轉(zhuǎn)動的繞盤外再也沒有其他機械機構(gòu)昏个，同時客戶還提出要求，要通過觸摸屏設(shè)定繞盤的內(nèi)帜焰、外徑尺寸集圈。

        首先，我們運用高等數(shù)學(xué)的理論建立數(shù)學(xué)模型味爷，進行精確的數(shù)學(xué)計算恩奢。SPB系列的可編程控制器具有強大的浮點運算功能，使我們順利地將高等數(shù)學(xué)的運算公式轉(zhuǎn)換成可編程控制器的運算公式嫩属，很好地實現(xiàn)了繞盤的控制阎恒。 其次為了節(jié)約成本，我們通過利用可編程控制器的48個輸出點瞄惑，加上我們自己編制的專用程序?qū)崿F(xiàn)了精確到0.1Hz的調(diào)頻棺厚，順利實現(xiàn)了對24個變頻器的調(diào)速控制，省掉了24路D/A的轉(zhuǎn)換漓楣，極大地降低了成本离钱。 我們經(jīng)過調(diào)試和精簡PLC指令，順利地完成了卷繞部分的工作链患，達到了客戶的要求巧鸭。 總結(jié)： 值得一提的是，在項目中麻捻，出于成本控制的考慮纲仍，往往不配置與觸摸屏連接的RS232通訊模塊，但是觸摸屏又已經(jīng)占據(jù)了編程口贸毕，給現(xiàn)場調(diào)試中進行在線監(jiān)控帶來了困難郑叠。這時夜赵，我們把計算機直接接到富士PLC的編程口，調(diào)試時取代觸摸屏乡革，從電腦把數(shù)據(jù)輸入到 PLC的數(shù)據(jù)寄存器寇僧，將PLC內(nèi)的輔助繼電器地址強行置位，而且置位后的數(shù)據(jù)立即參與運算署拟，實現(xiàn)了在線監(jiān)控婉宰。這種直接輸入的功能，令調(diào)試變得更直接推穷、更便利心包。 以前，在上引連鑄設(shè)備領(lǐng)域酵抚，國內(nèi)只生產(chǎn)機械式的低檔設(shè)備辛辱，產(chǎn)量低，不能滿足客戶的產(chǎn)量要求遣睦；而高檔設(shè)備都依賴進口唱忠，其高昂的價格令國內(nèi)眾多企業(yè)駐足不前。我們的電控系統(tǒng)開發(fā)成功后芜醉，性能不遜于進口設(shè)備临卿，使得國產(chǎn)設(shè)備的性能明顯提升了一個臺階。而且由于我們采用了富士觸摸屏屠睡、PLC產(chǎn)品楷象，使得操作界面友善、維護便利受二、價格低廉烘俱，使得設(shè)備獲得了市場的一致認可，短時間內(nèi)就基本取代了進口設(shè)備画鉴。 我們的電控系統(tǒng)在2年的實際應(yīng)用中绘辈，經(jīng)受了惡劣環(huán)境的考驗，系統(tǒng)運作穩(wěn)定可靠桐愉。生產(chǎn)出的銅桿產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良财破，即使是由廢銅原料生產(chǎn)的銅桿也可以拉絲成直徑0.08mm的導(dǎo)線，獲得了客戶的好評从诲。目前左痢，這種設(shè)備已經(jīng)進入批量生產(chǎn)，遠銷緬甸盏求、越南、泰國亿眠、印尼等東南亞國家碎罚。
 
 

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