CN106502193A - 一种喂丝速度调控电路及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喂丝速度调控系统，包括速度监控装置、PLC控制器、PC机、变频器和报警器，采用速度监控装置实时检测喂丝速度，通过PLC控制器判断速度监控装置获取的实际输送速度与目标喂丝速度的差值是否在允许误差范围内，从而PLC控制器向变频器发送频率控制信号，变频器控制驱动电机调速，PLC控制器向报警器发送报警信号。PC机与PLC控制器连接记录速度工艺参数。本发明还提供一种喂丝速度调控电路，连接各电器元件，实现上述系统的报警监控且控制喂丝速度的功能。本方案喂丝速度调控电路及系统，提供报警监控、控制喂丝速度，最终降低了喂丝过程出现的故障率，提高铸锭质量。

Description

一种喂丝速度调控电路及系统

技术领域

本发明属于合金处理技术领域，特别涉及一种喂丝速度调控电路及系统。

背景技术

在熔铸生产线上，喂丝机是铝合金铸造中影响最终产品质量内部组织(特别是晶粒尺寸大小)的关键设备，是铝合金铸锭铸造时在线加入钛、硼及稀土等易氧化微量元素够成的晶粒细化剂，以实现铸锭组织晶粒细化的最有效措施之一。在合金铸造的过程中，需要利用喂丝机将晶粒细化剂如铝钛硼丝等，以合理的速度，准确输送至金属液流槽的底部，以保证晶粒细化剂能够在金属液底部均匀弥散。晶粒细化剂的加入可以提高合金的质量，改善合金的浇铸性能。

在现有技术中，熔铸在线生产过程根据合金成分要求及正常铸造时的金属液流量，人工计算出晶粒细化剂如铝钛硼丝加入速度，并相应地设定好喂丝机上传动机构输送丝轮转速，利用喂丝机在线加入晶粒细化剂，晶粒细化剂进入金属液后迅速熔化，钛或硼等微量元素扩散溶解，从而实现铸造组织晶粒细化。但是由于喂丝机传动老化不完善导致工艺重现性差等问题，喂丝过程中容易出现不送丝、卡阻等频发故障，人为监控不及时，同时容易产生动力不足的现象，使得最终产品钛或硼等微量元素含量波动和合金成分偏差较大，造成铸造组织晶粒细化效果不稳定，从而影响最终铸锭质量。

因此，如何提供一种喂丝速度调控电路及系统，降低喂丝过程中不送丝、卡阻等故障发生，提高铸锭质量，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的提供了一种喂丝速度调控电路及系统，提供报警监控、控制喂丝速度，能够降低喂丝过程中出现的故障率，提高铸锭质量。

为解决上述技术问题，本发明提供一种喂丝速度调控系统，包括：

监测晶粒细化剂的实际喂丝速度的速度监控装置；

与所述速度监控装置相连接的PLC控制器；

分别与所述PLC控制器相连接的变频器和报警器，其中，所述PLC控制器判断所述速度监控装置获取的实际喂丝速度与目标喂丝速度的差值是否在允许误差范围内，若不在所述允许误差范围内，向所述报警器发送报警信号，向所述变频器发送频率控制信号，所述变频器用于根据接收到的所述PLC控制器发送的所述频率控制信号控制驱动电机调速，所述报警器用于接收PLC控制器发送的报警信号。

优选地，在上述喂丝速度调控系统中，所述速度监控装置包括：

与转盘机构相连的转盘机构传感器，用于测量所述转盘机构的转速；

和/或，

与被动压轮相连的监控编码器，用于测量被动压轮的喂丝速度。

优选地，在上述喂丝速度调控系统中，所述速度监控装置与所述变频器之间还连接有PID控制器，用于对所述速度监控装置与所述变频器之间的所述实际喂丝速度与目标喂丝速度的差值校正反馈。

优选地，在上述喂丝速度调控系统中，所述PLC控制器为具有PID速度误差校正反馈功能的PLC控制器。

优选地，在上述喂丝速度调控系统中，所述PLC控制器的网络接口与带SCADA软硬件系统的PC机采用网络线连接。

本发明还提供一种喂丝速度调控电路，包括速度监控装置、PLC控制器、控制面板回路、变频器、驱动电机以及第一继电器线圈、第六继电器线圈、电路开关、第一继电器开关、第六继电器开关、手动控制开关及蜂鸣器；其中，

所述PLC控制器的输入端连接所述速度监控装置，所述PLC控制器的第一数字输出端连接所述第一继电器线圈，第六数字输出端连接所述第六继电器线圈；

所述变频器分别与所述驱动电机和所述电路开关连接，所述电路开关又连接有相互并联的所述第一继电器开关以及所述控制面板回路，

所述控制面板回路包括并联连接的前进送丝回路和报警回路，所述前进送丝回路包括串联连接的所述手动控制开关和用于控制变频器前进送丝的所述第一继电器线圈，所述报警回路包括串联连接的所述第六继电器开关和所述蜂鸣器。

优选地，在上述喂丝速度调控电路中，所述控制面板回路还包括与所述第一继电器线圈两端并联的用于控制变频器后退抽丝的第二继电器线圈，所述PLC控制器的第二数字输出端连接第二继电器线圈，所述第一继电器开关两端还并联有第二继电器开关。

优选地，在上述喂丝速度调控电路中，所述速度监控装置包括：

与转盘机构相连的转盘机构传感器；

和/或，

与被动压轮相连的监控编码器。

优选地，在上述喂丝速度调控电路中，所述控制面板回路还包括与所述报警回路两端并联的速度显示回路，所述速度显示回路包括交流接触器开关和与所述交流接触器开关串联连接且并联连接的一号丝速度调节变位器和二号丝速度调节变位器，所述PLC控制器还包括与第三数字输出端连接第三继电器线圈，所述PLC控制器还包括与第四数字输出端连接第四继电器线圈。

优选地，在上述喂丝速度调控电路中，所述报警回路还包括与所述第六继电器开关两端并联的第五继电器开关，所述PLC控制器还包括与第五数字输出端连接第五继电器线圈。

优选地，在上述喂丝速度调控电路中，所述第五继电器线圈和所述第六继电器开关的一端与所述蜂鸣器之间还连接有延时装置。

相对于背景技术，喂丝过程中出现不送丝、卡阻等故障，人为监控不及时且精准度不高，最终导致铸锭质量较差。本发明提供一种喂丝速度调控系统，包括速度监控装置、PLC控制器、变频器和报警器，采用速度监控装置实时检测晶粒细化剂的速度，通过PLC控制器判断速度监控装置获取的实际输送速度与目标喂丝速度的差值是否在允许误差范围内，从而PLC控制器向变频器发送频率控制信号，变频器控制驱动电机调速，PLC控制器向报警器发送报警信号。本发明还提供一种喂丝速度调控电路，通过将速度监控装置、PLC控制器、控制面板回路、变频器、驱动电机以及第一继电器线圈、第六继电器线圈、电路开关、第一继电器开关、第六继电器开关、手动控制开关及蜂鸣器等电器元件连接，能够实现上述喂丝速度调控系统的报警监控且控制喂丝速度的功能。本方案提供的一种喂丝速度调控电路及系统，提供报警监控、控制喂丝速度，最终能够降低喂丝过程中出现的故障率，提高铸锭质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种喂丝速度调控系统的示意图；

图2为本发明所提供的另一种喂丝速度调控系统的示意图；

图3为本发明所提供的一种喂丝速度调控电路的示意图；

图4为本发明所提供的另一种喂丝速度调控电路的示意图。

图中，速度监控装置01、转盘机构传感器11、监控编码器12、PLC控制器02、变频器03、报警器04、驱动电机05、PID控制器06、PC机07、人机界面08；第一继电器线圈KA1、第二继电器线圈KA2、一号丝速度调节变位器KA3、二号丝速度调节变位器KA4、第五继电器线圈KA5、第六继电器线圈KA6；第一继电器开关KA1、第二继电器开关KA2、交流接触器开关KM、第五继电器开关KA5、第六继电器开关KA6、手动控制开关SH；电路开关QF1、蜂鸣器HA、延时装置L+S、指示灯L。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种喂丝速度调控电路及系统，提供报警监控，能够降低喂丝过程中出现的故障率，提高铸锭质量。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1，本发明所提供的喂丝速度调控系统，包括速度监控装置01、PLC控制器02、变频器03和报警器04。速度监控装置01用于监测晶粒细化剂的实际喂丝速度，PLC控制器02与速度监控装置01连接，变频器03和报警器04均与PLC控制器02连接。其中，PLC控制器02(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。)接收实际喂丝速度信号，判断速度监控装置01获取的实际喂丝速度与目标喂丝速度的差值是否在允许误差范围内，若不在允许误差范围内，向报警器04发送报警信号，向变频器03发送频率控制信号，变频器03用于根据接收到的PLC控制器02发送的频率控制信号控制驱动电机05调速，报警器04用于接收PLC控制器02发送的报警信号。

相对于背景技术，喂丝过程中出现不送丝、卡阻等故障，人为监控不及时且精准度不高，最终导致铸锭质量较差。本发明提供一种喂丝速度调控系统，包括速度监控装置01、PLC控制器02、变频器03和报警器04，采用速度监控装置01实时检测晶粒细化剂的速度，通过PLC控制器02判断速度监控装置01获取的实际输送速度与目标喂丝速度的差值是否在允许误差范围内，从而PLC控制器02向变频器03发送频率控制信号，变频器03控制驱动电机05调速，PLC控制器02向报警器04发送报警信号。本方案提供的一种喂丝速度调控系统，提供报警监控、控制喂丝速度，最终能够降低喂丝过程中出现的故障率，提高铸锭质量。

具体的可参考图2，可选地，速度监控装置01包括转盘机构传感器11和/或监控编码器12。由于速度监控装置01用于监测晶粒细化剂的实际喂丝速度，因此既可以为转盘机构传感11器也可以为监控编码器12，也可以采用二者同时监控。转盘机构传感器11与喂丝机的转盘机构相连，用于测量转盘机构的转速。监控编码器12与喂丝机机头上的被动压轮相连，用于测量被动压轮的喂丝速度。

可选地，速度监控装置01与变频器03之间还连接有PID控制器06(比例(proportion)、积分(integral)、导数(derivative)，PID控制器是根据PID控制原理对整个控制系统进行偏差调节，从而使被控变量的实际值与工艺要求的预定值一致。不同的控制规律适用于不同的生产过程，必须合理选择相应的控制规律，否则PID控制器将达不到预期的控制效果。)，用于对速度监控装置01与变频器03之间的速度误差校正反馈。PID控制器是工业控制应用中很常见的反馈回路部件，PID控制器把收集到的数据和目标喂丝速度进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在目标喂丝速度。PID控制器06可以根据历史数据、控制面板所操作输入的参数和差别的出现率来调整输入值，这样可以使系统更加准确，更加稳定。可以通过数学的方法证明，在其他控制方法导致系统有稳定误差或过程反复的情况下，一个PID反馈回路可以保持系统的稳定。

PLC控制器02也可为具有PID速度误差校正反馈功能的PLC控制器02。系统的显示功能通过PLC控制器02的网络接口与带SCADA软硬件系统的PC机07采用网络线连接，实现工艺参数存储记录功能。加入工艺参数存储记录功能，以便材料质量的反馈、质量体系审查时的查阅，在材料质量问题反馈分析中具有很重要的意义。再通过PC机07连接到人机界面08，人机界面可为铸造机显示触摸屏，从而最终实现PLC控制器02数据在人机界面08上的显示。

请参考图3，本发明还提供一种喂丝速度调控电路，包括速度监控装置01、PLC控制器02、控制面板回路、变频器03、驱动电机05以及第一继电器线圈KA1、第六继电器线圈KA6、电路开关QF1、第一继电器开关KA1、第六继电器开关KA6、手动控制开关SH及蜂鸣器HA。其中，PLC控制器02的数字输入端IN01连接速度监控装置，PLC控制器02的数字输出端OUT01连接第一继电器线圈KA1，数字输出端OUT06连接第六继电器线圈KA6。变频器03分别与驱动电机05和电路开关QF1连接，变频器03控制驱动电机05转速，电路开关QF1作为总电路开关控制整个电路的开断。电路开关QF1又连接有相互并联的第一继电器开关KA1以及控制面板回路，控制面板回路包括并联连接的前进送丝回路和报警回路。前进送丝回路包括串联连接的手动控制开关SH和用于控制变频器03前进送丝的第一继电器线圈KA1，报警回路包括串联连接的第六继电器开关KA6和蜂鸣器HA。最终能够实现上述喂丝速度调控系统的报警监控且控制喂丝速度的功能。当然，前进送丝回路的两端还可以并联连接指示灯L，当系统通电后指示灯亮起。

工作时：

闭合电路开关QF1，启动PLC模块。当PLC模块控制第一继电器线圈KA1通电，同时闭合手动控制开关SH，第一继电器开关KA1闭合，控制面板回路中的第一继电器线圈KA1也通电，从而喂丝机变频器03控制驱动电机05开始前进送丝。当PLC模块判断速度监控装置01测得的喂丝速度异常时，数字输出端OUT06连接第六继电器线圈KA6通电，报警回路串联连接的第六继电器开关KA6闭合，从而蜂鸣器HA通电开始报警。

具体实施例可参考图4，可选地，控制面板回路还包括与第一继电器线圈KA1两端并联的用于控制变频器03后退抽丝的第二继电器线圈KA2，PLC控制器02的数字输出端OUT02连接第二继电器线圈KA2，第一继电器开关KA1两端还并联有第二继电器开关KA2。

工作原理为：当PLC模块控制第二继电器线圈KA2通电，同时闭合手动控制开关SH，第二继电器开关KA2闭合，控制面板回路中的第二继电器线圈KA2也通电，从而喂丝机变频器03控制驱动电机05开始后退抽丝。一般遇到卡丝卡阻现象时，通过后退抽丝功能将卡住的晶粒细化剂抽出。

速度监控装置01可以包括与转盘机构相连的转盘机构传感器11，也可以包括与被动压轮相连的监控编码器12，也可以同时包括转盘机构传感器11和监控编码器12。参考图4，一种具体实施方式中，速度监控装置包括转盘机构传感器11和监控编码器12，PLC控制器02的数字输入端IN01连接监控编码器12，PLC控制器02的数字输入端IN02连接转盘机构传感器11。

控制面板回路还包括与报警回路两端并联的速度显示回路，速度显示回路包括交流接触器开关KM和与交流接触器开关KM串联连接且并联连接的一号丝速度调节变位器KA3和二号丝速度调节变位器KA4，PLC控制器02还包括与数字输出端OUT03连接第三继电器线圈KA3，PLC控制器02还包括与数字输出端OUT04连接第四继电器线圈KA4。

工作原理为：当喂丝机中具有两根晶粒细化剂丝时，一号丝速度调节变位器KA3和二号丝速度调节变位器KA4分别控制一号丝、二号丝的喂丝速度。当PLC控制器02控制第三继电器线圈KA3通电，一号丝速度调节变位器KA3连通，PLC控制器02控制第四继电器线圈KA4通电，二号丝速度调节变位器KA4连通，PLC控制器02通过PID控制器或其内部具有PID功能计算出需要调整的速度差，通过喂丝机变频器03控制驱动电机05对一号丝和二号丝调速。同理，当喂丝机具有两根以上晶粒细化剂丝时，可增加电路中速度调节变位器和PLC控制器02继电器线圈的数量。

报警回路还包括与第六继电器开关KA6两端并联的第五继电器开关KA5，PLC控制器02还包括与数字输出端OUT05连接第五继电器线圈KA5。报警回路可以为被动轮监控编码器12异常时报警，也可以为转盘机构传感器异常时报警。

工作原理为：若被动轮监控编码器12与第六继电器开关KA6和第六继电器线圈KA6相联系，转盘机构传感器与第五继电器开关KA5和第五继电器线圈KA5相联系。则当被动轮监控编码器不转、不转超过多少分钟再或者被动轮监控编码器获取的实际喂丝速度与目标喂丝速度的差值不在允许误差范围内，允许误差范围为人为设定的某一数值，则第六继电器线圈KA6通电，第六继电器开关KA6报警。当转盘机构传感器不转、不转超过多少分钟再或者转盘机构传感器获取的实际喂丝速度与目标喂丝速度的差值不在允许误差范围内，允许误差范围为人为设定的某一数值，则第五继电器线圈KA5通电，第五继电器开关KA5报警。

当被动轮监控编码器12或转盘机构传感器11想要实现不转超过多少分钟报警的功能时，第五继电器线圈KA5和第六继电器开关KA6的一端与蜂鸣器HA之间还需连接有延时装置L+S，从而实现延时报警的功能。

速度监控装置与变频器之间还可以连接有PID控制器，用于对速度监控装置与变频器之间的实际喂丝速度与目标喂丝速度的差值校正反馈。特别的，可以在与被动压轮相连的监控编码器12上连接PID控制器。

以上对本发明所提供的一种喂丝速度调控电路及系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (11)

1.一种喂丝速度调控系统，其特征在于，包括：

监测晶粒细化剂的实际喂丝速度的速度监控装置；

与所述速度监控装置相连接的PLC控制器；

分别与所述PLC控制器相连接的变频器和报警器，其中，所述PLC控制器判断所述速度监控装置获取的实际喂丝速度与目标喂丝速度的差值是否在允许误差范围内，若不在所述允许误差范围内，向所述报警器发送报警信号，向所述变频器发送频率控制信号，所述变频器用于根据接收到的所述PLC控制器发送的所述频率控制信号控制驱动电机调速，所述报警器用于接收PLC控制器发送的报警信号。

2.根据权利要求1所述的喂丝速度调控系统，其特征在于，所述速度监控装置包括：

与转盘机构相连的转盘机构传感器，用于测量所述转盘机构的转速；

和/或，

与被动压轮相连的监控编码器，用于测量被动压轮的喂丝速度。

3.根据权利要求2所述的喂丝速度调控系统，其特征在于，所述速度监控装置与所述变频器之间还连接有PID控制器，用于对所述速度监控装置与所述变频器之间的所述实际喂丝速度与目标喂丝速度的差值校正反馈。

4.根据权利要求2所述的喂丝速度调控系统，其特征在于，所述PLC控制器为具有PID速度误差校正反馈功能的PLC控制器。

5.根据权利要求1所述的喂丝速度调控系统，其特征在于，所述PLC控制器的网络接口与带SCADA软硬件系统的PC机采用网络线连接。

6.一种喂丝速度调控电路，其特征在于，包括速度监控装置、PLC控制器、控制面板回路、变频器、驱动电机以及第一继电器线圈、第六继电器线圈、电路开关、第一继电器开关、第六继电器开关、手动控制开关及蜂鸣器；其中，

所述PLC控制器的输入端连接所述速度监控装置，所述PLC控制器的第一数字输出端连接所述第一继电器线圈，第六数字输出端连接所述第六继电器线圈；

所述变频器分别与所述驱动电机和所述电路开关连接，所述电路开关又连接有相互并联的所述第一继电器开关以及所述控制面板回路，

所述控制面板回路包括并联连接的和报警回路，所述前进送丝回路包括串联连接的所述手动控制开关和用于控制变频器前进送丝的所述第一继电器线圈，所述报警回路包括串联连接的所述第六继电器开关和所述蜂鸣器。

7.根据权利要求6所述的喂丝速度调控电路，其特征在于，所述控制面板回路还包括与所述第一继电器线圈两端并联的用于控制变频器后退抽丝的第二继电器线圈，所述PLC控制器的第二数字输出端连接第二继电器线圈，所述第一继电器开关两端还并联有第二继电器开关。

8.根据权利要求6所述的喂丝速度调控电路，其特征在于，所述速度监控装置包括：

与转盘机构相连的转盘机构传感器；

和/或，

与被动压轮相连的监控编码器。

9.根据权利要求6所述的喂丝速度调控电路，其特征在于，所述控制面板回路还包括与所述报警回路两端并联的速度显示回路，所述速度显示回路包括交流接触器开关和与所述交流接触器开关串联连接且并联连接的一号丝速度调节变位器和二号丝速度调节变位器，所述PLC控制器还包括与第三数字输出端连接第三继电器线圈，所述PLC控制器还包括与第四数字输出端连接第四继电器线圈。

10.根据权利要求6所述的喂丝速度调控电路，其特征在于，所述报警回路还包括与所述第六继电器开关两端并联的第五继电器开关，所述PLC控制器还包括与第五数字输出端连接第五继电器线圈。

11.根据权利要求10所述的喂丝速度调控电路，其特征在于，所述第五继电器线圈和所述第六继电器开关的一端与所述蜂鸣器之间还连接有延时装置。