关于铸锭加工机列电气控制系统的技术研究

2020-01-10石晓娟

科学咨询 2020年12期

石晓娟

（宣化科技职业学院河北宣化 075100）

对于晶体硅大加工而言，铸锭加工机列是其中的重要设备，其中直流机组调速系统是其主要应用的方式，通过接触器、踩电器实现对进入机构内的逻辑时序的控制[1]。这一设备是上世纪50年代初期由苏联设计并制造的，损耗大、占地面积大以及传递效率低是这一系统的主要缺点，513.4kW是圆锯和系统级的组装机容量，进给速度低而且不够稳定，无法对高精度加工的要求进行满足，轨道交流电机启动频繁，电流在最高可达600安倍，这非常容易对开关造成损毁。无法对材料进行准确的运送，若保证将其运送到锯切的位置，则需要进行多次的手动调整，这对生产效率造成降低。当前中国的铸锭加工机列电气控制系统中运用了新型的PLC系统，对许多情况具有明显的改善效果。

一、铸锭加工机列电气控制系统的分析与组成

前苏联在这一方面所使用在设备是圆铸锭锯切设备，这一设备的控制部分使用的是继电器接触器，九个交流电机组成了其中的辊道系统，分为前后两段，前辊道有四个电机，后辊道有5个电机。

在现场试验后进行的理论分析与测算后，总结出这样的结论：可以通过变频器达到对辊道电动机、锯台电动机以及圆锯的无级光滑调速，使用PLC控制器对调速系统进行控制的可靠性、稳定性更佳。通过PLC编写梯形图程序控制调速是关键，它使用的是日本产的fx2-64型号，该系统接受到操作台主令电器的指令后，程序启动检测位置信号，按照程序设计好动作顺序控制锯台、圆锯以及辊道等执行机构的手动或自动控制，操作台上对电压、供电、电流、辊道机运转与停车、圆锯锯台、锯台行进速度以及锯切长度等方面都有显示，能够进行自动与手动之间的切换，变频器使用的是日本安川集团生产的产品。锯台的给进速度按照工艺要求应保持在15-1200转每分钟范围内，故带动锯台电机的自动控制系统建议采用闭环控制，和旧有电气控制系统比，采用PLC的电气控制系统有以下特点：

◆为了提高锯台的响应速度，使其可以快速返回快速制动，可以外接一个制动功率达到6KW的制动系统到变频器的直流端。

◆变频器使用S型加减速曲线，让工作台在制动与相互过程中进行无机械冲击。

◆为使位置检测实现准确动作采用无触点接近开关。

◆对不同直径加工的锯料设置开关，缩短巡回周期，并且能够在准确料前停车。

二、铸锭加工机列电气控制系统设计与工作原理

（一）系统设计

PLC控制器很好的集成了通信模块，通过对通信接口的编程，就可以实现远程控制，这需要把所有的变频器的控制状态设置成外控，辊道变频器控制与圆锯使用开环矢量控制，锯台变频器使用闭环矢量控制。自动操作进行中，如果x22闭合那么y0也会随之闭合，远控核会进行速度的调节；如果x32闭合那么y1也会随之闭合，工作台会快速后退，在x33闭合时会停止并等待下一次循环，在进行后退时，如果电机引发的泵生电压使变频器直流母线的电压达到660V，制动电源会接通电阻释放能量进行快速制动，如果变频器发生故障，plc24就会闭合，出现系统故障报警现象。基于plc系统快速灵活的特点，可以对整个继电器进行控制与保护，实现了整个系统的设备小型化、只能控制化与维护简单化。

（二）工作原理

圆铸锭锯切加工机列设备的操作方式为自动循环，开始加工前先进行手动操作，使锯台前进，到达快速循环点；否则应该在加工完成之后快速退回。

为了安全起见，系统设置了x30与x35开关，防止工作台冲出轨道造成安全事故，只要其中一个开关动作，PLC就会输出电量致使继电器进行闭合，变频器会因此而进行紧急制动，电磁铁因为吸合而抱闸，故障会产生连锁反应并且报警，接到报警后，手动进行快速前进与快速后退，在前进换向这一过程中，使用变频器对直流制动进行控制，能够对前进换向速度进行提高。

三、PLC程序在铸锭加工机列电气控制系统中的应用

PLC变频器控制交流机能够对工作台速度与圆锯的工艺流程进行控制。在进行自动锯切这一过程中，定尺移动、铸锭夹紧、轨道电机、挡板起落、圆锯起停等方面的控制与信号都由PLC这一系统来进行实现，加速、减速、前进、后退都可以自由的去调节，操作台上也会设置相应的运行信号与警示信号，帮助操作者进行操作。并且在铸锭加工机列电气控制系统中也可以进行PLC程序的模块化应用，通过丰富的设计经验将PLC程序通过模块化编写，在主程序中调用模块化的子程序，增强了PLC程序的可读性和逻辑性。在应用PLC程序的过程中应当让操作人员熟悉整个区域的工业流程技术，并将其进行模块化的划分，根据动作顺序细分执行设备，然后对其单独构建程序模块。主机也可以分为运行和调整两个模型，当铸锭加工机列电气控制系统运行时开启相应的连锁条件和必要条件，而如果出现故障的情况，也会通过PLC程序的功能块将主机控制条件进行罗列，从而能让技术人员认清故障出现的原因。将PLC程序模块化后能够简化铸锭加工机列电气控制系统的整套程序，但也不是要将所有程序全都进行模块化处理，当基础模块化处理完成后，还需要进行程序嵌套层次的考虑，在编写程序时考虑具体步骤及目的，将整个程序按照明确的思路进行嵌套层次的等级划分，从而让铸锭加工机列电气控制系统不仅满足了生产需要，还实现了程序的模块化，达到了明确的层次，减少故障维修情况的出现[2]。