關于鑄錠加工機列電氣控制系統的技術研究

石曉娟

（宣化科技職業學院 河北宣化 075100）

對于晶體硅大加工而言，鑄錠加工機列是其中的重要設備，其中直流機組調速系統是其主要應用的方式，通過接觸器、踩電器實現對進入機構內的邏輯時序的控制[1]。這一設備是上世紀50年代初期由蘇聯設計并制造的，損耗大、占地面積大以及傳遞效率低是這一系統的主要缺點，513.4kW是圓鋸和系統級的組裝機容量，進給速度低而且不夠穩定，無法對高精度加工的要求進行滿足，軌道交流電機啟動頻繁，電流在最高可達600安倍，這非常容易對開關造成損毀。無法對材料進行準確的運送，若保證將其運送到鋸切的位置，則需要進行多次的手動調整，這對生產效率造成降低。當前中國的鑄錠加工機列電氣控制系統中運用了新型的PLC系統，對許多情況具有明顯的改善效果。

一、鑄錠加工機列電氣控制系統的分析與組成

前蘇聯在這一方面所使用在設備是圓鑄錠鋸切設備，這一設備的控制部分使用的是繼電器接觸器，九個交流電機組成了其中的輥道系統，分為前后兩段，前輥道有四個電機，后輥道有5個電機。

在現場試驗后進行的理論分析與測算后，總結出這樣的結論：可以通過變頻器達到對輥道電動機、鋸臺電動機以及圓鋸的無級光滑調速，使用PLC控制器對調速系統進行控制的可靠性、穩定性更佳。通過PLC編寫梯形圖程序控制調速是關鍵，它使用的是日本產的fx2-64型號，該系統接受到操作臺主令電器的指令后，程序啟動檢測位置信號，按照程序設計好動作順序控制鋸臺、圓鋸以及輥道等執行機構的手動或自動控制，操作臺上對電壓、供電、電流、輥道機運轉與停車、圓鋸鋸臺、鋸臺行進速度以及鋸切長度等方面都有顯示，能夠進行自動與手動之間的切換，變頻器使用的是日本安川集團生產的產品。鋸臺的給進速度按照工藝要求應保持在15-1200轉每分鐘范圍內，故帶動鋸臺電機的自動控制系統建議采用閉環控制，和舊有電氣控制系統比，采用PLC的電氣控制系統有以下特點：

◆為了提高鋸臺的響應速度，使其可以快速返回快速制動，可以外接一個制動功率達到6KW的制動系統到變頻器的直流端。

◆變頻器使用S型加減速曲線，讓工作臺在制動與相互過程中進行無機械沖擊。

◆為使位置檢測實現準確動作采用無觸點接近開關。

◆對不同直徑加工的鋸料設置開關，縮短巡回周期，并且能夠在準確料前停車。

二、鑄錠加工機列電氣控制系統設計與工作原理

（一）系統設計

PLC控制器很好的集成了通信模塊，通過對通信接口的編程，就可以實現遠程控制，這需要把所有的變頻器的控制狀態設置成外控，輥道變頻器控制與圓鋸使用開環矢量控制，鋸臺變頻器使用閉環矢量控制。自動操作進行中，如果x22閉合那么y0也會隨之閉合，遠控核會進行速度的調節；如果x32閉合那么y1也會隨之閉合，工作臺會快速后退，在x33閉合時會停止并等待下一次循環，在進行后退時，如果電機引發的泵生電壓使變頻器直流母線的電壓達到660V，制動電源會接通電阻釋放能量進行快速制動，如果變頻器發生故障，plc24就會閉合，出現系統故障報警現象。基于plc系統快速靈活的特點，可以對整個繼電器進行控制與保護，實現了整個系統的設備小型化、只能控制化與維護簡單化。

（二）工作原理

圓鑄錠鋸切加工機列設備的操作方式為自動循環，開始加工前先進行手動操作，使鋸臺前進，到達快速循環點；否則應該在加工完成之后快速退回。

為了安全起見，系統設置了x30與x35開關，防止工作臺沖出軌道造成安全事故，只要其中一個開關動作，PLC就會輸出電量致使繼電器進行閉合，變頻器會因此而進行緊急制動，電磁鐵因為吸合而抱閘，故障會產生連鎖反應并且報警，接到報警后，手動進行快速前進與快速后退，在前進換向這一過程中，使用變頻器對直流制動進行控制，能夠對前進換向速度進行提高。

三、PLC程序在鑄錠加工機列電氣控制系統中的應用

PLC變頻器控制交流機能夠對工作臺速度與圓鋸的工藝流程進行控制。在進行自動鋸切這一過程中，定尺移動、鑄錠夾緊、軌道電機、擋板起落、圓鋸起停等方面的控制與信號都由PLC這一系統來進行實現，加速、減速、前進、后退都可以自由的去調節，操作臺上也會設置相應的運行信號與警示信號，幫助操作者進行操作。并且在鑄錠加工機列電氣控制系統中也可以進行PLC程序的模塊化應用，通過豐富的設計經驗將PLC程序通過模塊化編寫，在主程序中調用模塊化的子程序，增強了PLC程序的可讀性和邏輯性。在應用PLC程序的過程中應當讓操作人員熟悉整個區域的工業流程技術，并將其進行模塊化的劃分，根據動作順序細分執行設備，然后對其單獨構建程序模塊。主機也可以分為運行和調整兩個模型，當鑄錠加工機列電氣控制系統運行時開啟相應的連鎖條件和必要條件，而如果出現故障的情況，也會通過PLC程序的功能塊將主機控制條件進行羅列，從而能讓技術人員認清故障出現的原因。將PLC程序模塊化后能夠簡化鑄錠加工機列電氣控制系統的整套程序，但也不是要將所有程序全都進行模塊化處理，當基礎模塊化處理完成后，還需要進行程序嵌套層次的考慮，在編寫程序時考慮具體步驟及目的，將整個程序按照明確的思路進行嵌套層次的等級劃分，從而讓鑄錠加工機列電氣控制系統不僅滿足了生產需要，還實現了程序的模塊化，達到了明確的層次，減少故障維修情況的出現[2]。

四、結束語

加強鑄錠加工機列電氣控制系統的技術研究，能優化鑄錠加工機列的運行穩定，從而保證了晶體硅的制造效率，減少鑄錠加工機列因電氣控制系統的不完善而故障的現象，促進我國工業穩定發展。