【摘要】：如今,金屬熔煉牽引機控制系統(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,使得銅生產的效率偏低,影響銅棒的質量。近些年,由于科技的的創(chuàng)新與進步,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現(xiàn)伺服電機的調速,同時配合PLC實現(xiàn)對伺服電機啟/停和正/反轉的控制,極大的提高了控制精度和輸出響應。因此,本文以銅金屬加工為研究對象,完成了基于S7-200 PLC、伺服電機和上位機的銅金屬加工熔煉牽引機控制系統(tǒng)的研究與設計。本文首先分析了國內外金屬熔煉牽引機控制系統(tǒng)的研究及應用現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢,然后對金屬熔煉牽引機控制系統(tǒng)的工作原理及主要裝置組成進行分析,完成了金屬熔煉牽引機控制系統(tǒng)的總體方案設計。同時,采用基于教與學優(yōu)化算法的PID控制器對輸出響應進行優(yōu)化控制設計。硬件部分,主要對系統(tǒng)的硬件配置、PLC模塊部分進行了硬件設計。硬件配置主要介紹了構成系統(tǒng)的硬件組成,包括PLC及其擴展模塊、上位機、各種檢測傳感器等;PLC模塊硬件設計主要介紹了部分控制線路設計,包括CPU模塊、AI模塊和AO模塊的接線設計。軟件部分,結合硬件設計,完成了控制系統(tǒng)PLC的程序設計編寫和上位機組態(tài)設計。根據(jù)程序結構框圖,依次實現(xiàn)了各功能模塊的程序編寫。對上位機組態(tài)設計,結合PLC控制程序,主要設計了銅金屬加工熔煉牽引機控制系統(tǒng)實時監(jiān)控界面,實現(xiàn)對銅金屬加工熔煉牽引機控制系統(tǒng)各個參數(shù)、狀態(tài)及運行情況的監(jiān)控功能。最后對所設計的銅金屬加工熔煉牽引機控制系統(tǒng)進行了調試。經過多次修改完善,最終調試結果表明:系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,操控界面簡單明了,監(jiān)控系統(tǒng)能夠實時監(jiān)控銅金屬加工熔煉牽引機控制系統(tǒng)的相關數(shù)據(jù),達到了預期的設計目標和效果。本文設計的銅金屬加工熔煉牽引機控制系統(tǒng),用西門子S7-200PLC對牽引控制系統(tǒng)進行控制,在不影響銅棒連續(xù)生產的情況下,對伺服電機的正/反轉、停止和頻率與節(jié)距進行控制,提高了系統(tǒng)的進度與銅棒的質量,從而最大限度地提高了成材率,為提高銅加工金屬的生產質量和生產效率起到了積極的作用,具有一定的實用性和現(xiàn)實意義。
【圖文】：

[4]。 其結構示意圖如圖 1.1 所示。圖1.1 金屬熔煉牽引控制系統(tǒng)結構示意圖（1）保溫爐：銅加工的熔爐一般采用中頻感應爐，它能將銅液保持在一個適合的溫度內，以方便牽引機進行拉鑄。（2）結晶器：它是保證拉鑄質量的關鍵設備之一。 由紫銅水冷套和石墨內模組成。（3）牽引機：牽引機一般采用由伺服控制系統(tǒng)控制的伺服電機來實現(xiàn)。伺服控制系統(tǒng)的主要任務就是實現(xiàn)對牽引機的控制，根據(jù)銅棒生產的工藝要求，實現(xiàn)伺服電機的啟/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：它將牽引出來的銅棒卷成一盤，同時也能使得牽引系統(tǒng)能順利的運行。結晶器與伺服電機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]。結晶器兩端分別連接著保溫爐和水冷系統(tǒng)。銅液流入結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行暫�；蛘叻赐�，這樣可是使得銅胚厚度增加

[41]。這種拉胚工藝也是國內牽引機常用的拉坯方式，如圖2.2 所示：圖 2.2 牽引機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：第一，拉胚完成之后停頓一下反推，可以及時補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，使熱點充分的冷卻，使其有較高的強度而不至于被拉傷[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晶器內壁的間隙，提高導熱效果和拉坯速度，提高工作效率[43]。2.2.2 反推的機制和作用在弧形連鑄拉坯生產工藝中
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG291;TP273

【參考文獻】

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本文編號：2656460