關(guān)于鑄錠加工機(jī)列電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)研究

石曉娟

（宣化科技職業(yè)學(xué)院 河北宣化 075100）

對于晶體硅大加工而言，鑄錠加工機(jī)列是其中的重要設(shè)備，其中直流機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)是其主要應(yīng)用的方式，通過接觸器、踩電器實現(xiàn)對進(jìn)入機(jī)構(gòu)內(nèi)的邏輯時序的控制[1]。這一設(shè)備是上世紀(jì)50年代初期由蘇聯(lián)設(shè)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(tǒng)的主要缺點，513.4kW是圓鋸和系統(tǒng)級的組裝機(jī)容量，進(jìn)給速度低而且不夠穩(wěn)定，無法對高精度加工的要求進(jìn)行滿足，軌道交流電機(jī)啟動頻繁，電流在最高可達(dá)600安倍，這非常容易對開關(guān)造成損毀。無法對材料進(jìn)行準(zhǔn)確的運(yùn)送，若保證將其運(yùn)送到鋸切的位置，則需要進(jìn)行多次的手動調(diào)整，這對生產(chǎn)效率造成降低。當(dāng)前中國的鑄錠加工機(jī)列電氣控制系統(tǒng)中運(yùn)用了新型的PLC系統(tǒng)，對許多情況具有明顯的改善效果。

一、鑄錠加工機(jī)列電氣控制系統(tǒng)的分析與組成

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

在現(xiàn)場試驗后進(jìn)行的理論分析與測算后，總結(jié)出這樣的結(jié)論：可以通過變頻器達(dá)到對輥道電動機(jī)、鋸臺電動機(jī)以及圓鋸的無級光滑調(diào)速，使用PLC控制器對調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行控制的可靠性、穩(wěn)定性更佳。通過PLC編寫梯形圖程序控制調(diào)速是關(guān)鍵，它使用的是日本產(chǎn)的fx2-64型號，該系統(tǒng)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(shè)計好動作順序控制鋸臺、圓鋸以及輥道等執(zhí)行機(jī)構(gòu)的手動或自動控制，操作臺上對電壓、供電、電流、輥道機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)與停車、圓鋸鋸臺、鋸臺行進(jìn)速度以及鋸切長度等方面都有顯示，能夠進(jìn)行自動與手動之間的切換，變頻器使用的是日本安川集團(tuán)生產(chǎn)的產(chǎn)品。鋸臺的給進(jìn)速度按照工藝要求應(yīng)保持在15-1200轉(zhuǎn)每分鐘范圍內(nèi)，故帶動鋸臺電機(jī)的自動控制系統(tǒng)建議采用閉環(huán)控制，和舊有電氣控制系統(tǒng)比，采用PLC的電氣控制系統(tǒng)有以下特點：

◆為了提高鋸臺的響應(yīng)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(dá)到6KW的制動系統(tǒng)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(jìn)行無機(jī)械沖擊。

◆為使位置檢測實現(xiàn)準(zhǔn)確動作采用無觸點接近開關(guān)。

◆對不同直徑加工的鋸料設(shè)置開關(guān)，縮短巡回周期，并且能夠在準(zhǔn)確料前停車。

二、鑄錠加工機(jī)列電氣控制系統(tǒng)設(shè)計與工作原理

（一）系統(tǒng)設(shè)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(xiàn)遠(yuǎn)程控制，這需要把所有的變頻器的控制狀態(tài)設(shè)置成外控，輥道變頻器控制與圓鋸使用開環(huán)矢量控制，鋸臺變頻器使用閉環(huán)矢量控制。自動操作進(jìn)行中，如果x22閉合那么y0也會隨之閉合，遠(yuǎn)控核會進(jìn)行速度的調(diào)節(jié)；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(huán)，在進(jìn)行后退時，如果電機(jī)引發(fā)的泵生電壓使變頻器直流母線的電壓達(dá)到660V，制動電源會接通電阻釋放能量進(jìn)行快速制動，如果變頻器發(fā)生故障，plc24就會閉合，出現(xiàn)系統(tǒng)故障報警現(xiàn)象?；趐lc系統(tǒng)快速靈活的特點，可以對整個繼電器進(jìn)行控制與保護(hù)，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的設(shè)備小型化、只能控制化與維護(hù)簡單化。

（二）工作原理

圓鑄錠鋸切加工機(jī)列設(shè)備的操作方式為自動循環(huán)，開始加工前先進(jìn)行手動操作，使鋸臺前進(jìn)，到達(dá)快速循環(huán)點；否則應(yīng)該在加工完成之后快速退回。

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

三、PLC程序在鑄錠加工機(jī)列電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

PLC變頻器控制交流機(jī)能夠?qū)ぷ髋_速度與圓鋸的工藝流程進(jìn)行控制。在進(jìn)行自動鋸切這一過程中，定尺移動、鑄錠夾緊、軌道電機(jī)、擋板起落、圓鋸起停等方面的控制與信號都由PLC這一系統(tǒng)來進(jìn)行實現(xiàn)，加速、減速、前進(jìn)、后退都可以自由的去調(diào)節(jié)，操作臺上也會設(shè)置相應(yīng)的運(yùn)行信號與警示信號，幫助操作者進(jìn)行操作。并且在鑄錠加工機(jī)列電氣控制系統(tǒng)中也可以進(jìn)行PLC程序的模塊化應(yīng)用，通過豐富的設(shè)計經(jīng)驗將PLC程序通過模塊化編寫，在主程序中調(diào)用模塊化的子程序，增強(qiáng)了PLC程序的可讀性和邏輯性。在應(yīng)用PLC程序的過程中應(yīng)當(dāng)讓操作人員熟悉整個區(qū)域的工業(yè)流程技術(shù)，并將其進(jìn)行模塊化的劃分，根據(jù)動作順序細(xì)分執(zhí)行設(shè)備，然后對其單獨(dú)構(gòu)建程序模塊。主機(jī)也可以分為運(yùn)行和調(diào)整兩個模型，當(dāng)鑄錠加工機(jī)列電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行時開啟相應(yīng)的連鎖條件和必要條件，而如果出現(xiàn)故障的情況，也會通過PLC程序的功能塊將主機(jī)控制條件進(jìn)行羅列，從而能讓技術(shù)人員認(rèn)清故障出現(xiàn)的原因。將PLC程序模塊化后能夠簡化鑄錠加工機(jī)列電氣控制系統(tǒng)的整套程序，但也不是要將所有程序全都進(jìn)行模塊化處理，當(dāng)基礎(chǔ)模塊化處理完成后，還需要進(jìn)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(jìn)行嵌套層次的等級劃分，從而讓鑄錠加工機(jī)列電氣控制系統(tǒng)不僅滿足了生產(chǎn)需要，還實現(xiàn)了程序的模塊化，達(dá)到了明確的層次，減少故障維修情況的出現(xiàn)[2]。

四、結(jié)束語

加強(qiáng)鑄錠加工機(jī)列電氣控制系統(tǒng)的技術(shù)研究，能優(yōu)化鑄錠加工機(jī)列的運(yùn)行穩(wěn)定，從而保證了晶體硅的制造效率，減少鑄錠加工機(jī)列因電氣控制系統(tǒng)的不完善而故障的現(xiàn)象，促進(jìn)我國工業(yè)穩(wěn)定發(fā)展。