交流伺服系統(tǒng)在銅坯牽引機中的應用
楊鐵鋼
（天津科爾摩根工業(yè)驅(qū)動有限公司，天津 300141）
摘 要：介紹國家九五重點投資項目新鄉(xiāng)無氧銅材總廠銅坯牽引電氣控制系統(tǒng)的改造方案，銅坯引出機中采用伺服定位控制系統(tǒng)工作原理、軟件編程及說明。
關(guān)鍵詞：銅坯引出工藝；伺服控制；軟件編程
中圖分類號 tm921. 541 文獻標識碼：a 文章編號：1001-6848(2000)05-0019-02
1引言
新鄉(xiāng)無氧銅材總廠的銅坯牽引機設備是80年代中期從芬蘭引進的，80年代末才正式投入使用，而牽引電機控制利用的液壓傳動由于多年的運行，該系統(tǒng)電氣控制裝置老化，液壓傳動維護困難，同時滿足不了生產(chǎn)工藝的要求，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。故對其液壓傳動定位控制系統(tǒng)進行改造，使用了90年代產(chǎn)品一單軸可編程全數(shù)字伺服控制系統(tǒng)。
2 現(xiàn)場的工藝狀況對控制系統(tǒng)酌要求
無氧銅從液態(tài)經(jīng)過結(jié)晶器，冷卻系統(tǒng)到銅坯出爐有著嚴格的工藝過程，類似鋼廠的水平連鑄線（見圖1）。
主傳動利用伺服電機經(jīng)過59. 69:1的速比帶動主驅(qū)動軸，經(jīng)過齒輪嚙合使從動輪同步旋轉(zhuǎn)，從動輪有壓緊裝置，通過摩擦力使銅棒水平運動，后面隨動一飛鋸，當銅棒引出13. 2m時，啟動飛鋸切斷銅棒。
根據(jù)無氧銅的結(jié)晶工藝過程，銅坯引出的初始段，銅坯水平運動的速度如圖2所示。
牽引500mm后，改為第二段運行速度圖，見圖3。運行2m后改為第三段運行速度圖（正常牽引過程），見圖4。
正常牽引工藝應有一段回退過程。銅坯只在嚴格按照這三段運行圖，才能使銅坯有著設計要求的密度及光潔度，滿足產(chǎn)品質(zhì)量的要求。否則，會出現(xiàn)拉斷或密度不均勻。
3 系統(tǒng)的工作原理及組成
本系統(tǒng)采用了全數(shù)字帶位置環(huán)可編程伺服驅(qū)動裝置。該驅(qū)動裝置配有16個輸入點及8個輸出點，并可由用戶定義及編程。
系統(tǒng)由1臺16位微機組成信號及數(shù)學模型算法，運算單元及pwm功率輸出單元組成。每個采樣周期的開始，控制計算機通過輸入接口采樣來自上位機的口；通過另一個輸入接口采樣來自旋轉(zhuǎn)變壓器反映電機位置及速度信號以，經(jīng)過r/d轉(zhuǎn)換，電機旋轉(zhuǎn)1周將模擬量信號轉(zhuǎn)換為2的12次方（即
4096個脈沖）。計算機根據(jù)本采樣周期采到的島和口。按照主控單元已固化好的控制算法程序進行運算。示求出c(n)作為一個采樣周期的原始數(shù)據(jù)
送至下一級電路作為位置信號的輸出口3。主控單元經(jīng)過計算，速度環(huán)根據(jù)數(shù)學模型按照一定的速度將信號輸出至電流環(huán)，電流環(huán)將電流信號輸出至pwm電路，電機輸出一定的轉(zhuǎn)矩。為了減少跟蹤誤差，伺服系統(tǒng)加進了前饋增益控制，并使用了轉(zhuǎn)矩角控制，使輸出轉(zhuǎn)矩保持****[2]。這樣，伺服電機按照預先給定的位置、速度進行位置控制，同時主控單元周朔掃描輸入節(jié)點，并在某種條件下輸出某一信號。
上位機采用了研華aws-825 -體化工作站，利用vb5及c++語言，根據(jù)標準的通訊協(xié)議建立了上位機與伺服控制單元的握手信號，并編制了用
戶界面，同時根據(jù)工藝要求將應用程序軟件存放在主控單元的flash（內(nèi)存）中，用戶根據(jù)要求可隨時更改應用程序。
4位置控制
伺服位置控制器采用美國kollmorgen全數(shù)字單軸可編程伺服系統(tǒng)。位置指令只用一條語句即可走出位置，同時又能按照給定速度運行，（加、減速度及加、減速度曲線可 |
