M18单圆盘铜浇铸机控制系统研究与设计

论文摘要

铜由于其良好的导电性、传热性、延展性、耐腐性,己广泛应用于机械、电子、化工等各个行业。铜圆盘浇铸机是铜冶炼环节的重要机组之一,我国少部分冶炼企业引进的是国外设备,引进价格是同类国产设备价格的三倍以上,致使固定资产占用大。因此,研究与开发定量铜圆盘浇铸机对我国铜冶炼企业具有重要意义。本文在金昌冶炼厂旧M18铜圆盘浇铸工艺机理分析的基础上,研究并设计适合该厂的M18单圆盘铜浇铸机控制系统。在铜圆盘浇铸中,为实现铜阳极板浇铸质量的有效控制,采用双模模糊控制技术控制浇铸称重,利用浇铸包的重量差作为输入量,伺服位置传感器信号为反馈信号,浇铸包的倾倒速度为输出量,当重量偏差大于某一个阈值时,采用比例控制,提高系统响应速度；当偏差减小到阈值以下时,采用模糊控制,以提高系统的阻尼性能,减小超调。该控制系统硬件主要由工控机（IPC）、可编程控制器（PLC）与变频器组成,利用PLC控制浇注计量,圆盘运行、阳极板提升与平移,以及系统各部分协调工作。采用变频调速驱动圆盘电机、平移电机,实现速度的良好控制,改善了系统运行特性；软件实现包括上位机系统监控软件和下位机PLC控制程序的编制。根据工艺设备控制要求,采用STEP7V5.4软件,运用“结构化编程”方式,编制PLC程序,用WINCC组态软件,设计出监控程序,对系统进行监控和管理；借助PROFIBUS-DP现场总线和工业以太网搭建系统的通讯网络,实现信息相互交换。运行结果表明,该系统能有效减少浇铸过程阳极板的重量误差,提高圆盘运行的平稳性,满足实际铜浇铸生产的需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 项目研究的背景和意义
• 1.2 圆盘浇铸机控制系统国内、外研究现状及发展趋势
• 1.2.1 国外浇铸机控制系统研究现状
• 1.2.2 国内浇铸机控制系统研究现状
• 1.2.3 铜浇铸机控制系统发展趋势
• 1.3 论文主要内容
• 第二章 M18单圆盘铜浇铸机工艺分析与控制方案设计
• 2.1 M18单圆盘铜浇铸机工艺简介
• 2.2 控制系统总体方案
• 2.2.1 M18单圆盘铜浇铸机控制系统目前存在的主要问题
• 2.2.2 问题解决思路
• 2.2.3 控制系统设计方案
• 2.2.4 M18铜圆盘浇铸机控制系统的各部分组成
• 2.2.5 控制模式
• 2.3 本章小结
• 第三章 模糊控制器在M18单圆盘铜浇铸机控制系统中应用
• 3.1 模糊控制工作原理
• 3.2 M18单圆盘铜浇铸机定量浇铸模糊控制系统设计
• 3.2.1 M18单圆盘铜浇铸称重控制系统
• 3.2.2 M18单圆盘铜浇铸称重浇铸过程的速度控制
• 3.3 M18单圆盘铜浇铸称重的模糊控制实现
• 3.4 本章小结
• 第四章 M18单圆盘铜浇铸机控制系统的通讯实现
• 4.1 M18单圆盘铜浇铸机控制系统的PROFIBUS-DP现场总线技术
• 4.1.1 国际标准及技术简介
• 4.1.2 通信方式与参数的设置
• 4.1.3 WinCC与PLC的通信
• 4.2 工业以太网技术在M28单圆盘铜浇铸控制系统中应用
• 4.3 本章小结
• 第五章 M18单圆盘铜浇铸机控制系统设计及仿真
• 5.1 硬件设计
• 5.2 软件设计
• 5.3 应用仿真
• 5.3.1 人机界面模拟运行
• 5.3.2 PLC程序仿真及结果
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读工程硕士期间主要成果