CN103357860A - 电机直驱式塞棒自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机直驱式塞棒自动控制系统，其主要由检测系统、驱动器、伺服电机、中包执行机构、现场操作箱、PLC塞棒控制系统和上位系统组成；驱动器通过现场分线盒与伺服电机连接，伺服电机与塞棒执行机构连接；结晶器内设置有检测部件，检测部件通过中间接线盒与液面检测仪表连接，液面检测仪表与PLC塞棒控制系统连接，PLC塞棒控制系统与现场操作箱连接，PLC塞棒控制系统与铸流控制系统连接。本发明通过对检测精度、生产工艺、设备定位精度和程序控制的整合来满足用户的工艺要求，在保证定径水口拉速自动控制功能的前提下，针对不同钢种，实现电机直驱式塞棒自动控制功能。

Description

电机直驱式塞棒自动控制系统

技术领域

本发明属于塞棒控制系统技术领域，具体的说是涉及一种电机直驱式塞棒自动控制系统。

背景技术

在金属连铸中，要求从中间包流入结晶器的液态金属和冷凝后铸坯拉出的金属体积相等，以保证液态金属在结晶器中的液面稳定，达到改善铸坯质量，减少溢钢率和漏钢率的目的。连铸机中结晶器的液面不稳定会产生铸坯的卷渣和针孔，影响了铸坯的表面和坯下的钢铁质量，如液面稳定下恒速浇铸，可以大大提高钢坯的质量，如果结晶器内保持稳定的、比较高的液位，就能有效的发挥一次冷却的作用，避免漏钢和溢钢事故，因此，连铸机要实现高效、高速下的作业率，是冶金行业所关注的问题。在金属连铸中，通过塞棒控制系统控制中包进入结晶器内的金属流量，通过塞棒的上下移动控制塞棒与中包水口间的间隙大小，从而控制中包进入结晶器内的金属流量，实现对结晶器内金属液位的自动控制。所以如何能够提供一种结构简单、安装调试方便、操作容易、成本低廉、控制精度高的塞棒自动控制系统成为冶金行业迫切的需求。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、安装调试方便、操作容易、成本低廉、控制精度高的电机直驱式塞棒自动控制系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种电机直驱式塞棒自动控制系统，其主要由检测系统、驱动器、伺服电机、中包执行机构、结晶器、现场操作箱、PLC塞棒控制系统和上位系统组成；中包执行机构为电机直接驱动，PLC塞棒控制系统与驱动器连接，驱动器通过现场分线盒与伺服电机连接，在中间包上安装有电机直驱式执行机构，伺服电机与塞棒执行机构连接；结晶器内安装有检测部件，检测部件通过中间接线盒与液面检测仪表连接，液面检测仪表与PLC塞棒控制系统连接，PLC塞棒控制系统与所述现场操作箱连接，PLC塞棒控制系统与铸流控制系统电连接。

所述检测系统之一为放射源检测系统。放射源安装在结晶器水套内，有铅罐防护，确保不受现场事故的影响，放射元素用双层不锈钢和氩弧焊密封。将密封性铯137放射源放置在铅盒或铅柱内，并设置一台移动式射源检测仪在现场使用，确保人身和设备安全，所述放射源检测系统具有多层密封保护和安全操作的优点。

所述检测系统之一为电涡流检测系统。所述电涡流检测系统采用涡流传感器、涡流液位仪表和涡流传感器标定装置，涡流液位仪表可对微小的幅度差异进行动态放大处理，提高检测精度。涡流液位仪表具有远距离驱动及信号接收处理能力，自动快速标定，保证液位信号高度线性输出，使检测精度更高，响应更快。涡流传感器标定装置主要对涡流传感器进行线性化标定，标定完成后自动对标定进行验证。

本发明的伺服电机采用耐高温伺服电机，加速性能好，恒力矩输出，运转平稳。具有较强的过载能力，转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。伺服系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，控制性能更为可靠。电机精度65535个脉冲，耐高温，不需附加的冷却和保护设施。

本发明的电机直驱式塞棒执行机构是一套塞棒的定位、导向机械装置，带有压杆机构以实现非电动情况下的手动操作，并通过定位装置与液面自动控制执行电机相连。电机直驱式塞棒执行机构的优点为：伺服电机直接驱动机构主轴，直接驱动方式使产生间隙几率小，减少维护工作量，更换驱动电机简便，省时省力。

所述PLC塞棒控制系统与工控机电连接。

所述铸流控制系统与拉矫机连接。

本发明是使用放射源或电涡流检测结晶器内的钢水液位，通过二次仪表把液位高度转换成电压或电流信号输出给PLC塞棒控制系统，PLC塞棒控制系统通过各种信号处理运算，发出控制信号给驱动器用于控制塞棒和中间包水口的开口度，通过对开口度的控制来调节从中间包注入结晶器内的钢水流量，达到稳定控制结晶器内钢水液位高度的目地，并能够实现各种报警信号。同时通过工控机和显示器实现多功能人机对话，实时监控液面控制情况。

本发明的浇注方式采用结晶器浸入式水口，保护渣进行保护浇注，具有自动浇注功能。本发明具有塞棒控制和拉速控制两种自动控制模式，能通过人工干预方式由塞棒控制转为拉速控制，或通过人工干预方式由拉速控制转为塞棒控制。转为拉速控制后，由钢水液位检测仪输出的模拟量自动控制拉矫机拉速。

本发明通过现场操作箱可完成伺服电机电动上升、下降、手动和自动切换、报警等功能。控制柜含有PLC、驱动器等中央处理系统，通过电缆与各信号点和控制点相连，系统采用多种防干扰隔离保护，如隔离变压器，光电藕合器等，并且采用专用电缆进行可靠的接地屏蔽，具有高抗干扰能力。

本发明的有益效果是：本发明的电机直驱式塞棒自动控制系统是根据用户的具体要求，通过对检测精度、生产工艺、设备定位精度和程序控制的整合来满足用户的工艺要求，在保证定径水口拉速自动控制功能的前提下，针对不同钢种，实现电机直驱式塞棒自动控制功能。整个系统采用铯源检测设备、高灵敏度的电机、精密的执行机构、先进的控制软件对连铸机结晶器液位实现良好的控制，控制精度达到±3mm。实现自动浇铸、系统故障自动关闭塞棒、防止溢钢或漏钢等功能，有力保证用户的钢坯质量。

附图说明

图1是本发明电机直驱式塞棒自动控制系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作详细描述。

如图1所示，一种电机直驱式塞棒自动控制系统，其主要由检测系统、驱动器、伺服电机、中包执行机构、结晶器、现场操作箱、PLC塞棒控制系统和上位系统组成；中包执行机构为电机直接驱动，PLC塞棒控制系统与驱动器连接，驱动器通过现场分线盒与伺服电机连接，在中间包上安装有电机直驱式执行机构，伺服电机与塞棒执行机构连接；结晶器内安装有检测部件，检测部件通过中间接线盒与液面检测仪表连接，液面检测仪表与PLC塞棒控制系统连接，PLC塞棒控制系统与所述现场操作箱连接，PLC塞棒控制系统与铸流控制系统电连接。所述检测系统为放射源检测系统或电涡流检测系统，所述PLC塞棒控制系统与工控机电连接，所述铸流控制系统与拉矫机电连接。

本发明的塞棒控制原理为：检测系统将结晶器内的钢水液面检测出后，转换成脉冲信号传送给中央控制器，经转换和数字滤波后转换成4～20mA的电流信号给PLC塞棒控制系统，与设定值进行比较，其差值运算后，变成可以控制比例的电流信号输出，进行伺服电机的控制，带动塞棒执行机构的升降运动，从而改变钢水流入结晶器的流量，保持钢水在结晶器内的液面稳定。每次微动量最小达0.01mm。操作人员可通过操作盒进行手动和自动的切换，也可经过PLC控制柜改变各种控制参数，对浇铸过程中的钢水液面进行全程控制，并对各种相关数值、工作状态和报警信号进行显示。PLC塞棒控制系统与上位机留有足够的通讯接口，一方面接受来自上位机的相关信号，对结晶器液面控制系统进行调控；另一方面将系统工作状况及时反馈给上位机，在事故状态下发出紧急控制信号。当液面高度超出或低于允许控制范围时，系统给出报警信号并且及时关闭塞棒，以避免溢钢或漏钢事故发生。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (5)

1.一种电机直驱式塞棒自动控制系统，其特征在于：所述电机直驱式塞棒自动控制系统主要由检测系统、驱动器、伺服电机、中包执行机构、结晶器、现场操作箱、PLC塞棒控制系统和上位系统组成；所述中包执行机构为电机直接驱动，所述PLC塞棒控制系统与所述驱动器连接，所述驱动器通过现场分线盒与所述伺服电机连接，在所述中间包上安装有电机直驱式执行机构，所述伺服电机与所述塞棒执行机构连接；所述结晶器内安装有检测部件，所述检测部件通过中间接线盒与所述液面检测仪表连接，所述液面检测仪表与所述PLC塞棒控制系统连接，所述PLC塞棒控制系统与所述现场操作箱连接，所述PLC塞棒控制系统与所述铸流控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的电机直驱式塞棒自动控制系统，其特征在于：所述检测系统为放射源检测系统。

3.根据权利要求1所述的电机直驱式塞棒自动控制系统，其特征在于：所述检测系统为电涡流检测系统。

4.根据权利要求1、2或3所述的电机直驱式塞棒自动控制系统，其特征在于：所述PLC塞棒控制系统与工控机连接。

5.根据权利要求1、2或3所述的电机直驱式塞棒自动控制系统，其特征在于：所述铸流控制系统与拉矫机连接。

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