【摘要】：如今,金屬熔煉牽引機(jī)控制系統(tǒng)大多仍存在著使用壽命短、易損壞、容易誤動作、能耗大、成本高、控制精度低、不易操控等諸多缺點(diǎn),使得銅生產(chǎn)的效率偏低,影響銅棒的質(zhì)量。近些年,由于科技的的創(chuàng)新與進(jìn)步,出現(xiàn)了由PLC控制的中頻爐溫度控制系統(tǒng)以及伺服控制系統(tǒng)。伺服控制系統(tǒng)可以通過頻率的改變而實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的調(diào)速,同時配合PLC實(shí)現(xiàn)對伺服電機(jī)啟/停和正/反轉(zhuǎn)的控制,極大的提高了控制精度和輸出響應(yīng)。因此,本文以銅金屬加工為研究對象,完成了基于S7-200 PLC、伺服電機(jī)和上位機(jī)的銅金屬加工熔煉牽引機(jī)控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)。本文首先分析了國內(nèi)外金屬熔煉牽引機(jī)控制系統(tǒng)的研究及應(yīng)用現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢,然后對金屬熔煉牽引機(jī)控制系統(tǒng)的工作原理及主要裝置組成進(jìn)行分析,完成了金屬熔煉牽引機(jī)控制系統(tǒng)的總體方案設(shè)計(jì)。同時,采用基于教與學(xué)優(yōu)化算法的PID控制器對輸出響應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化控制設(shè)計(jì)。硬件部分,主要對系統(tǒng)的硬件配置、PLC模塊部分進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)。硬件配置主要介紹了構(gòu)成系統(tǒng)的硬件組成,包括PLC及其擴(kuò)展模塊、上位機(jī)、各種檢測傳感器等;PLC模塊硬件設(shè)計(jì)主要介紹了部分控制線路設(shè)計(jì),包括CPU模塊、AI模塊和AO模塊的接線設(shè)計(jì)。軟件部分,結(jié)合硬件設(shè)計(jì),完成了控制系統(tǒng)PLC的程序設(shè)計(jì)編寫和上位機(jī)組態(tài)設(shè)計(jì)。根據(jù)程序結(jié)構(gòu)框圖,依次實(shí)現(xiàn)了各功能模塊的程序編寫。對上位機(jī)組態(tài)設(shè)計(jì),結(jié)合PLC控制程序,主要設(shè)計(jì)了銅金屬加工熔煉牽引機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)控界面,實(shí)現(xiàn)對銅金屬加工熔煉牽引機(jī)控制系統(tǒng)各個參數(shù)、狀態(tài)及運(yùn)行情況的監(jiān)控功能。最后對所設(shè)計(jì)的銅金屬加工熔煉牽引機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。經(jīng)過多次修改完善,最終調(diào)試結(jié)果表明:系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,操控界面簡單明了,監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控銅金屬加工熔煉牽引機(jī)控制系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù),達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)和效果。本文設(shè)計(jì)的銅金屬加工熔煉牽引機(jī)控制系統(tǒng),用西門子S7-200PLC對牽引控制系統(tǒng)進(jìn)行控制,在不影響銅棒連續(xù)生產(chǎn)的情況下,對伺服電機(jī)的正/反轉(zhuǎn)、停止和頻率與節(jié)距進(jìn)行控制,提高了系統(tǒng)的進(jìn)度與銅棒的質(zhì)量,從而最大限度地提高了成材率,為提高銅加工金屬的生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率起到了積極的作用,具有一定的實(shí)用性和現(xiàn)實(shí)意義。
【圖文】：

[4]。 其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1.1 所示。圖1.1 金屬熔煉牽引控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖（1）保溫爐：銅加工的熔爐一般采用中頻感應(yīng)爐，它能將銅液保持在一個適合的溫度內(nèi)，以方便牽引機(jī)進(jìn)行拉鑄。（2）結(jié)晶器：它是保證拉鑄質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備之一。 由紫銅水冷套和石墨內(nèi)模組成。（3）牽引機(jī)：牽引機(jī)一般采用由伺服控制系統(tǒng)控制的伺服電機(jī)來實(shí)現(xiàn)。伺服控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是實(shí)現(xiàn)對牽引機(jī)的控制，根據(jù)銅棒生產(chǎn)的工藝要求，實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)的啟/停和正/反控制，是系統(tǒng)的一個重要組成部分[5]。（4）雙面銑床：它由進(jìn)給輥和上下銑刀組成。它夾緊帶坯勻速給銑刀喂料。（5）卷取機(jī)：它將牽引出來的銅棒卷成一盤，同時也能使得牽引系統(tǒng)能順利的運(yùn)行。結(jié)晶器與伺服電機(jī)是金屬熔煉控制系統(tǒng)的重要部件，熔爐溫度控制系統(tǒng)和牽引控制系統(tǒng)是金屬熔煉牽引控制系統(tǒng)的兩大組成部分[6]。結(jié)晶器兩端分別連接著保溫爐和水冷系統(tǒng)。銅液流入結(jié)晶器并在其中形成原始鑄胚。在牽引的過程中必須對銅胚進(jìn)行暫停或者反推，這樣可是使得銅胚厚度增加

[41]。這種拉胚工藝也是國內(nèi)牽引機(jī)常用的拉坯方式，如圖2.2 所示：圖 2.2 牽引機(jī)拉胚方式示意圖圖中：T1、T2、T3 為拉坯時間；T4 為停止時間；T5 為推程時間；T6 為停止時間；T 為一個周期所用時間 。由上圖可知本文拉胚工藝主要分為兩點(diǎn)：第一，拉胚完成之后停頓一下反推，可以及時補(bǔ)償初期坯殼的冷縮量，減小鑄坯表面熱脹冷縮造成的缺陷；第二，反推之后有較長的停推時間，使熱點(diǎn)充分的冷卻，使其有較高的強(qiáng)度而不至于被拉傷[42]。在拉坯的過程中合理的選擇反推量參數(shù)和反推速度參數(shù)，，是整個拉坯工藝中的關(guān)鍵。采用不合理的反推量參數(shù)和反推速度參數(shù)，會使拉胚失敗變率高，造成次品率升高。采用合適的反推量參數(shù)和反推速度參數(shù)，可以有效減小坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁的間隙，提高導(dǎo)熱效果和拉坯速度，提高工作效率[43]。2.2.2 反推的機(jī)制和作用在弧形連鑄拉坯生產(chǎn)工藝中
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG291;TP273

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2656460