交流伺服系統(tǒng)在銅坯牽引機(jī)中的應(yīng)用
楊鐵鋼
（天津科爾摩根工業(yè)驅(qū)動(dòng)有限公司，天津 300141）
摘 要：介紹國(guó)家九五重點(diǎn)投資項(xiàng)目新鄉(xiāng)無(wú)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(jī)中采用伺服定位控制系統(tǒng)工作原理、軟件編程及說(shuō)明。
關(guān)鍵詞：銅坯引出工藝；伺服控制；軟件編程
中圖分類(lèi)號(hào) tm921. 541 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a 文章編號(hào)：1001-6848(2000)05-0019-02
1引言
新鄉(xiāng)無(wú)氧銅材總廠的銅坯牽引機(jī)設(shè)備是80年代中期從芬蘭引進(jìn)的，80年代末才正式投入使用，而牽引電機(jī)控制利用的液壓傳動(dòng)由于多年的運(yùn)行，該系統(tǒng)電氣控制裝置老化，液壓傳動(dòng)維護(hù)困難，同時(shí)滿足不了生產(chǎn)工藝的要求，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。故對(duì)其液壓傳動(dòng)定位控制系統(tǒng)進(jìn)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(chǎng)的工藝狀況對(duì)控制系統(tǒng)酌要求
無(wú)氧銅從液態(tài)經(jīng)過(guò)結(jié)晶器，冷卻系統(tǒng)到銅坯出爐有著嚴(yán)格的工藝過(guò)程，類(lèi)似鋼廠的水平連鑄線（見(jiàn)圖1）。
主傳動(dòng)利用伺服電機(jī)經(jīng)過(guò)59. 69:1的速比帶動(dòng)主驅(qū)動(dòng)軸，經(jīng)過(guò)齒輪嚙合使從動(dòng)輪同步旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)輪有壓緊裝置，通過(guò)摩擦力使銅棒水平運(yùn)動(dòng)，后面隨動(dòng)一飛鋸，當(dāng)銅棒引出13. 2m時(shí)，啟動(dòng)飛鋸切斷銅棒。
根據(jù)無(wú)氧銅的結(jié)晶工藝過(guò)程，銅坯引出的初始段，銅坯水平運(yùn)動(dòng)的速度如圖2所示。
牽引500mm后，改為第二段運(yùn)行速度圖，見(jiàn)圖3。運(yùn)行2m后改為第三段運(yùn)行速度圖（正常牽引過(guò)程），見(jiàn)圖4。
正常牽引工藝應(yīng)有一段回退過(guò)程。銅坯只在嚴(yán)格按照這三段運(yùn)行圖，才能使銅坯有著設(shè)計(jì)要求的密度及光潔度，滿足產(chǎn)品質(zhì)量的要求。否則，會(huì)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(dòng)裝置。該驅(qū)動(dòng)裝置配有16個(gè)輸入點(diǎn)及8個(gè)輸出點(diǎn)，并可由用戶(hù)定義及編程。
系統(tǒng)由1臺(tái)16位微機(jī)組成信號(hào)及數(shù)學(xué)模型算法，運(yùn)算單元及pwm功率輸出單元組成。每個(gè)采樣周期的開(kāi)始，控制計(jì)算機(jī)通過(guò)輸入接口采樣來(lái)自上位機(jī)的口；通過(guò)另一個(gè)輸入接口采樣來(lái)自旋轉(zhuǎn)變壓器反映電機(jī)位置及速度信號(hào)以，經(jīng)過(guò)r/d轉(zhuǎn)換，電機(jī)旋轉(zhuǎn)1周將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為2的12次方（即
4096個(gè)脈沖）。計(jì)算機(jī)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(jìn)行運(yùn)算。示求出c(n)作為一個(gè)采樣周期的原始數(shù)據(jù)
送至下一級(jí)電路作為位置信號(hào)的輸出口3。主控單元經(jīng)過(guò)計(jì)算，速度環(huán)根據(jù)數(shù)學(xué)模型按照一定的速度將信號(hào)輸出至電流環(huán)，電流環(huán)將電流信號(hào)輸出至pwm電路，電機(jī)輸出一定的轉(zhuǎn)矩。為了減少跟蹤誤差，伺服系統(tǒng)加進(jìn)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(jī)按照預(yù)先給定的位置、速度進(jìn)行位置控制，同時(shí)主控單元周朔掃描輸入節(jié)點(diǎn)，并在某種條件下輸出某一信號(hào)。
上位機(jī)采用了研華aws-825 -體化工作站，利用vb5及c++語(yǔ)言，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議建立了上位機(jī)與伺服控制單元的握手信號(hào)，并編制了用
戶(hù)界面，同時(shí)根據(jù)工藝要求將應(yīng)用程序軟件存放在主控單元的flash（內(nèi)存）中，用戶(hù)根據(jù)要求可隨時(shí)更改應(yīng)用程序。
4位置控制
伺服位置控制器采用美國(guó)kollmorgen全數(shù)字單軸可編程伺服系統(tǒng)。位置指令只用一條語(yǔ)句即可走出位置，同時(shí)又能按照給定速度運(yùn)行，（加、減速度及加、減速度曲線可 |
