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西门子S7-200 PLC在大锭半连铸引锭系统中的应用 |
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摘要:
本文叙述了利用西门子S7-200PLC和AS-I接口模块，模拟量模块等在大锭半连铸生产线引锭系统的控制，充分展示了代替进口设备的先进性和适用性、并节省了制造成本的思想。
关键词：
引锭系统、代替进口、绝对位置旋转编码器
0.序言：
为适应现代铜加工行业的激烈竞争，铜产品的产量和质量非常重要，而引进大锭半连铸生产线，并配合步进炉、热轧机生产，就体现了生产效率和产量的提高。而产品性能除通过半连铸的熔化工艺上控制外，还在引锭系统的控制先进性和适用性上得到体现。我公司通过消化国内外先进的大锭半连铸设备控制思想，并多方与各专家讨论，自行设计与制作了黄铜锭、紫铜锭半连铸生产线，引锭采用的是下引法。
1.引锭系统的主要外部设备及其工作原理：
此引锭系统包括铸锭头、结晶器、引锭平台、引锭油缸、铸锭小车、振动器等，其中：
（1）铸锭头和结晶器安装在铸锭小车上，分别接受从保温炉里倒出的铜水并通过强制水冷使其冷却结晶，结晶器的窗口大小就是铜锭的断面形状；
（2）平台在铸锭小车下方，由引锭油缸牵引其向下移动，使结晶后的铜锭随着引锭平台（靠铜自身重力作用）下引，而油缸是由比例伺服阀通过PID调节控制其下引速度的，平台上联结有一链条，链条的另一端固定一重物，被拉紧的链条中间联结一个链轮，在这个链轮轴上装有一个绝对位置旋转编码器，平台的上下移动就转化成链轮的转动，也就是转化成了编码器的脉冲数了，它就可转化为引锭的长度；
（3）振动器安装在铸锭小车上，是使铜在结晶前性能均匀化之用，它由一台直流电机带动凸轮机构产生振动，调整此电机的速度即是调整其振动频率。
2． 控制系统的硬件构成：
我们采用西门子S7-200PLC及其扩展I/O,AS-I接口模块，模拟量模块，配以TD200文本显示器等进行控制。
绝对位置旋转编码器，用P+F公司的AS-I形式的编码器，通过AS-I接口模块获取计数数据；模拟量模块EM235为4入/1出，其中一块输出接伺服阀放大器去控制伺服阀，另一块输出接直流驱动器（欧陆590）速度给定信号，从而控制振动器的振动频率。
3． 系统控制思想：
（1） TD200中文显示及操作界面，可进行工艺参数的设定：引锭速度（mm/min）、铸锭长度（mm）、振动频率（HZ），显示当前工作数据：实际引锭速度、平台位置、铸锭当前长度、重量，显示当前工作状态，全中文报警显示等。
（2） 通过AS-I接口模块取得绝对位置旋转编码器的数据，后转换为实际平台位置和铸锭长度，对其进行定时中断处理可算出实际的引锭速度，根据设定的引锭速度进行PID调节，计算出从模拟量输出到比例阀上的信号，从而对引锭过程形成了一个速度闭环控制。
（3） 平台位置或铸锭长度的计算方法是：在平台处于最高位置时，把编码器计数值作为参考值，油缸带动平台上下移动，也带动链轮上的旋转编码器旋转，此计数值相对参考值就得到了铸锭的长度值。
4． 系统的特点和优点：
（1）为适应操作方便，在操作面板上安装了手动/自动、快速/慢速转换开关，可视实际情况进行相应的操作，使操作具有灵活性；
（2）用链条带动链轮，使直线行程转换为旋转的脉冲计数，而不必安装长行程的线性位移传感器，实现了其可行性又节约了成本；
（3）用TD200中文显示界面，使操作变得透明、友好，全中文报警自动前台显示，使故障点清晰可见、易于快速排除。
主要参考文献：
1． 西门子S7-200系统手册
2． 西门子TD200中文显示器说明书
作者简介：
胡国盛 男 江西进贤人 1973年出生
电器与电机工程师，现从事设备电气的维护、改造、设计、安装、调试工作。
通讯地址：浙江省慈溪市杭州湾经济开发区金溪路
单位：宁波兴业电子铜带有限公司
联系电话：13867882512
E-mail:hgs.shine@tom.com
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