铅阳极板定量浇铸系统的设计与实现
Design and Implementation of Ration Pouring System for Lead Anode Plate
广电集团有限公司东莞供电分公司 周粤 南方冶金学院机电工程学院 周克良
摘要: 采用动态失重法对铅阳极板浇铸进行定量控制,阐述了定量浇铸控制原理,介绍了系统 的硬件组成及软件设计方法. 关键词: 工控机 定量浇铸 动态失重法 铅阳极板 Abstract: This paper explains the principle of Ration Pouring control based on dynamic lost heavy method to Lead Anode Plate, The hardware constitution and the software design of control system is introduced. Keyword: Industrial Control Computer; Ration Pouring; lost heavy method; Lead Anode Plate
1 引言
对于铅阳极板的定量浇铸,目前国内通常采用定时控制或容积定量控制,定时法控制通过控 制浇铸的时间来达到定量目的,容积定量控制是按设定的金属容积进行计量,由于受铅液的流量, 流速,氧化渣,浇铸口或储铅槽结渣等诸多因素的影响,计量误差较大,产品成品率较低.我们 对某冶炼厂定时控制浇铸系统进行技术改造,研制出无回流动态失重法定量浇铸微机控制系统, 解决了计量精度问题.
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生产工艺要求及性能指标
铅液从铅锅通过铅泵注入储铅槽,由变频器控制铅泵的频率,即控制注入铅液的流量;储 铅槽的秤重计量装置,电磁阀控制从储铅槽浇铸至铅阳极板模中的铅液重量. 1),铅阳极板重量控制 主要的性能指标为:每次浇铸重量120±4KG.浇铸时间小于8秒,浇铸周期18秒,具有定 时法浇铸,动态失重法浇铸两种控制方式并能互相切换. 2),铅液无回流控制 对储铅槽中的铅液重量进行监控,每个浇铸周期内只调整一次铅泵频率,确保在浇铸时 间内注入铅液的流量恒定,并使铅液不回流至铅锅. 3),动态在线显示生产过程,储铅槽料重,铅阳极板重,班产量等数据,以及运行参数 的在线修改和显示.
3,浇铸控制原理
动态失重法浇铸的时序图如图一所示.
t0时刻铅阳极板模到位,打开电磁阀进行浇铸;t1时刻浇铸重量达到控制重量关电磁阀;t2时 刻调整铅泵频率;t3至t0时间内测量注入储铅槽中的铅液流量. 1),铅液无回流控制 浇铸完铅阳极板后,每个浇铸周期的同一时刻t2,对铅泵的频率f进行调整.根据计量槽的控
制重量Wg和计量槽料重W1,计算重量误差E,采用PI控制确定铅泵频率 重量误差: E(k) = Wg - W1 铅泵频率: f(k)= f(k-1) + Kp [ E(k) - E(k-1) ] + KI E(k) 2),铅液流量检测 由于在整个浇铸周期内一直往储铅槽中注入铅液,需在浇铸前确保铅液流量恒定,并测出该 流量,因此,在铅液流量已稳定后的t3至t0时间内测量铅液流量Q. 铅液流量: Q=(W0 - W3 )/( t0 - t3 ) 3),铅阳极板重量控制 在铅阳极板模到位时打开电磁阀,铅阳极板重量达到浇铸控制重量W控时关电磁阀. 铅阳极板重量: W = W0 - W1 + Q ( t1 – t0 ) + W提前量 W提前量为电磁阀动作至浇铸口引起的重量偏差,较小且相对恒定. 根据铅阳极板给定重量与实际重量的误差,采用PI控制,对下一周期的控制重量W控进行误差 补偿.
4 系统硬件设计
由APCI5000系列工控机,PLC等组成的铅阳极板浇铸系统硬件框图如图二所示.
显示器 A P C I 总 线 APCI 5476 D/A 板 变频器 铅泵 APCI 5458 A/D 板 放大器 高温拉力传感器信号 FBE—40MC PLC 开关量输入信号 开关量输出信号 现场控制信号 APCI 5094 CPU 板 键盘
图二
铅阳极板浇铸系统硬件框图
4.1 APCI5000系列工控机 系统中选用了北京康拓工业电脑公司的APCI5094CPU板, APCI5458A/D板及APCI5476 D/A 板等. APCI5094CPU板是一块高集成化486单板计算机,它具有工业计算机的所有功能,包括CPU, BIOS,超级I/O芯, 二级高速缓存,RAM存储器,增强型IDE硬盘驱动器,软驱接口, 多模式并口, 二个串口,键盘/鼠标连接器,实时时钟/日历,门狗定时器,平板VGA接口,以太网接口,DOC接 口,FLASH电子盘接口等. APCI5458A/D板是一块智能的光电隔离型32通道16位采集板,采用89C51单片机作为智能元 件, 板上带有双口RAM芯片, 使其可以在不占用主CPU时间的情况下, 独立完成A/D采集及数据处理. APCI5476为光隔8路12位D/A,16路DI,8路DO多功能接口板,一路D/A的输出电流信号送至变 频器,控制铅泵频率. 秤重传感器选用了高精度,小信号,耐高温的拉力传感器;高精度,低飘移运算放大器组成 放大电路,将重量信号近程放大后再远程传送至工控机. 4.2 PLC 可编程序控制器(PLC)采用FBE-40MC型,它与APCI5000系列工控机通过串行方式通信.

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