液壓伺服控制技術(shù)在連鑄機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

陳勇

摘?要：在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，刺激了國內(nèi)鋼鐵市場的發(fā)展，同時(shí)企業(yè)之間的競爭也更為激烈，為進(jìn)一步提高自身的競爭實(shí)力，近年來越來越多的企業(yè)加強(qiáng)了對連鑄技術(shù)的研究。為實(shí)現(xiàn)連鑄過程的自動(dòng)化，可以將液壓伺服控制技術(shù)應(yīng)用到連鑄機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)中，提高整個(gè)生產(chǎn)過程的控制效果。本文基于連鑄機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)，基于實(shí)際需求對連鑄機(jī)液壓振動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了簡單分析。

關(guān)鍵詞：液壓伺服控制;連鑄機(jī);振動(dòng)系統(tǒng)

對于鋼水連鑄技術(shù)，即將鋼水連續(xù)不斷的通過結(jié)晶器，待凝結(jié)成硬殼以后從結(jié)晶器下方出口部位連續(xù)拉出，然后通過二冷區(qū)凝固后，對其進(jìn)行切割、精整形成具有一定規(guī)格的坯料。在整個(gè)處理過程中，結(jié)晶器要保持振動(dòng)狀態(tài)，避免在凝固階段材料與設(shè)備產(chǎn)生粘連，出現(xiàn)漏鋼問題。將液壓伺服控制技術(shù)應(yīng)用到連鑄機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)中，對系統(tǒng)控制方式進(jìn)行優(yōu)化，促使綜合生產(chǎn)效果進(jìn)一步提高。

一、連鑄機(jī)液壓伺服振動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)

連鑄機(jī)結(jié)晶器液壓振動(dòng)裝置相比機(jī)械振動(dòng)應(yīng)用優(yōu)勢更為明顯，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上更為簡單，減少了傳遞環(huán)節(jié)，更便于結(jié)晶器之間的調(diào)整，減少漏鋼問題的產(chǎn)生，降低了后期維護(hù)難度。液壓伺服系統(tǒng)具有更高的可靠性和抗干擾能力，能夠長時(shí)間保持穩(wěn)定的振動(dòng)波形。同時(shí)還能夠?qū)φ駝?dòng)曲線進(jìn)行調(diào)整更改，使得連鑄機(jī)可以澆鑄的鋼種更多，并對鑄坯表面以及結(jié)晶器筒壁之間的接觸狀態(tài)進(jìn)行改善，減少凝固環(huán)節(jié)的粘結(jié)漏鋼問題發(fā)生。[1]

二、連鑄機(jī)液壓伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

（一）系統(tǒng)運(yùn)行原理

連鑄機(jī)結(jié)晶器振動(dòng)液壓系統(tǒng)運(yùn)行，主要是通過伺服閥來帶動(dòng)液壓缸實(shí)現(xiàn)，共設(shè)置有一個(gè)動(dòng)力源裝置。其中，液壓泵對應(yīng)的為恒壓變量柱塞泵，泵出口安裝有溢流閥，用于對系統(tǒng)最高壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，避免壓力超出最高限制導(dǎo)致系統(tǒng)過載。另外，系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有污染報(bào)警過濾器，以免油液污染造成系統(tǒng)堵塞。通過伺服閥的控制，來確保液壓缸的正常運(yùn)行，對油源振動(dòng)和沖擊進(jìn)行有效吸收，將系統(tǒng)運(yùn)行壓力維持在一定穩(wěn)定狀態(tài)，且應(yīng)急情況下還可以作為動(dòng)力源維持系統(tǒng)運(yùn)行。為提高系統(tǒng)運(yùn)行安全性，液壓缸進(jìn)出油路還安裝有溢流閥，利用液控單向閥組成的雙向液壓鎖對對液壓缸的停留位置進(jìn)行控制，避免停止后出現(xiàn)溜車問題。

（二）伺服控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.硬件配置

連鑄機(jī)液壓伺服振動(dòng)控制系統(tǒng)為單獨(dú)SIMATIC

S7-400

PLC為主，其數(shù)據(jù)處理和邏輯運(yùn)算能力非常強(qiáng)，所用于中高檔自動(dòng)化系統(tǒng)，滿足梯形圖、語句表以及流程圖多種編輯語言，實(shí)際應(yīng)用靈活性和可操作性非常強(qiáng)。其中，系統(tǒng)以CPU414為中央處理器，負(fù)責(zé)對各項(xiàng)程序的執(zhí)行、運(yùn)算和存儲(chǔ)進(jìn)行控制。另外，通訊處理器應(yīng)用CP443以太網(wǎng)處理器，可滿足聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)通訊，對CPU通訊任務(wù)進(jìn)行分流。

2.功能模塊

實(shí)時(shí)性為液壓振動(dòng)系統(tǒng)的重要特性之一，必須要保證控制器具有非常快的相應(yīng)速度，能夠同時(shí)執(zhí)行多種任務(wù)。以FM458為例，其應(yīng)用的為128MHz

64位RISC浮點(diǎn)處理器，程序循環(huán)所需時(shí)間僅為0.1ms，可高速相應(yīng)開環(huán)和閉環(huán)控制。并且，其應(yīng)用的為連續(xù)功能圖CFC編程，具備大量的控制功能函數(shù)塊，無論編程還是調(diào)試均具有較大優(yōu)勢。將其安裝在底板上，能夠利用底板總線和PLC的CPU進(jìn)行通訊。

3.系統(tǒng)控制功能

（1）振動(dòng)液缸位置控制。在連鑄機(jī)結(jié)晶器液壓振動(dòng)控制系統(tǒng)中，最基礎(chǔ)的就是振動(dòng)液壓缸位置控制，其為系統(tǒng)基礎(chǔ)控制功能。一般每個(gè)結(jié)晶器振動(dòng)臺均配置有2個(gè)振動(dòng)液壓缸，且分別有一個(gè)獨(dú)立伺服閥控制。振動(dòng)液壓缸上還安裝有位移傳感器，并且在液壓缸活塞與活塞桿測液壓管路上分別安裝壓力傳感器，利用其來對振動(dòng)液壓缸振動(dòng)壓力數(shù)值進(jìn)行測量。對位置控制部分進(jìn)行分析，便可采用非獨(dú)立控制方式，即對兩個(gè)振動(dòng)液壓缸來安裝2個(gè)PI調(diào)節(jié)器，分別來負(fù)責(zé)2個(gè)振動(dòng)液壓缸平均位置和位置同步。其中，為避免伺服閥零位漂移對位置控制精度帶來的干擾，在對控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，還需要對每個(gè)液壓缸位置閉環(huán)控制回路設(shè)置伺服閥零位漂移補(bǔ)償，避免因?yàn)樗欧y開口零點(diǎn)位置偏移以及泄露對系統(tǒng)狀態(tài)產(chǎn)生的影響，確保整個(gè)控制系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)性能均具有較高的穩(wěn)定性。

（2）振動(dòng)函數(shù)發(fā)生器。連鑄機(jī)澆注工藝的實(shí)現(xiàn)，需要根據(jù)工況條件來對拉坯速度相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，而為達(dá)到最佳的振動(dòng)效果，必須要對振動(dòng)頻率和振動(dòng)幅值來進(jìn)行調(diào)節(jié)。根據(jù)工況連鑄機(jī)液壓振動(dòng)控制系統(tǒng)振動(dòng)函數(shù)發(fā)生器選擇的振動(dòng)參數(shù)和拉速來生成振動(dòng)函數(shù)。以振動(dòng)幅值函數(shù)發(fā)生器為例，振動(dòng)幅值函數(shù)發(fā)生器為連鑄機(jī)澆鑄拉速一階線性函數(shù)，振動(dòng)幅值和拉速保持正比關(guān)系，以提前設(shè)定的振幅參數(shù)為依據(jù)，振動(dòng)函數(shù)來生成振動(dòng)幅值，則對應(yīng)的振動(dòng)幅值函數(shù)為：

A?m?=C?1?+C?2?V?g

其中，A?m?表示振動(dòng)幅值，單位mm;C?1?表示連鑄機(jī)拉坯速度為零時(shí)的振幅，單位mm;C?2?表示振幅/連鑄機(jī)拉坯速度因子;V?g?表示連鑄機(jī)拉坯速度，單位m/min。

三、結(jié)語

液壓伺服控制技術(shù)在連鑄機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用對提高生產(chǎn)綜合效率具有重要意義，可以對鑄坯表面以及結(jié)晶器筒壁之間的接觸狀態(tài)進(jìn)行改善，減少凝固環(huán)節(jié)的粘結(jié)漏鋼。為減少生產(chǎn)中各類問題，還需要在總結(jié)現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)前提下，做更為深入的研究，確定液壓伺服控制技術(shù)在連鑄機(jī)振動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用方向，確保將其所具有的技術(shù)優(yōu)勢完全發(fā)揮出來。通過建立連鑄機(jī)液壓伺服振動(dòng)控制系統(tǒng)，基于實(shí)際工況情況來對系統(tǒng)各項(xiàng)工藝參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，排除各項(xiàng)因素帶來的不良影響，確保控制系統(tǒng)可以處于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，為高效生產(chǎn)提供保障。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫海波.伺服控制在板坯連鑄機(jī)液壓振動(dòng)系統(tǒng)上的應(yīng)用[J].一重技術(shù)，2014（04）：32-35.