河南納士科技股份有限公司 張國戰(zhàn)

變頻器在單晶銅拉拔牽引設(shè)備電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

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在單晶銅生產(chǎn)過程中，由于單晶的生長需要時間較長，故單晶銅的生產(chǎn)過程需緩慢進行。單晶銅的拉拔過程中，要求生產(chǎn)設(shè)備的控制精度要高，可靠性要好，設(shè)備在運行過程中要平穩(wěn)無振動。根據(jù)實際生產(chǎn)的要求，常采用變頻器與三相異步電動機構(gòu)成的交流調(diào)速系統(tǒng) ，該系統(tǒng)中，單晶銅的拉拔牽引過程有2臺電動機負責(zé)，并用變頻器分別進行控制。本文，筆者主要分析了變頻器在單晶銅拉拔牽引機電氣系統(tǒng)中的而應(yīng)用，以期對同行有所參考。

一、單晶銅拉拔牽引設(shè)備電氣系統(tǒng)組成

單晶銅的拉拔牽引設(shè)備的電氣系統(tǒng)主要有PLC控制器、接近開關(guān)、光電開關(guān)、拉拔電動機、編碼器、牽引電動機、計米器、報警器、工控機、顯示器等部分組成。其中，用于水平連鑄拉拔的電動機在引錠的過程中需要正反轉(zhuǎn)，速度控制要求閉環(huán)控制，速度的平穩(wěn)性要通過編碼器的反饋控制來實現(xiàn)。

二、單晶銅拉拔牽引設(shè)備電氣系統(tǒng)工作原理

在PLC控制器的控制下，引錠桿通過拉拔電動機的反轉(zhuǎn)插入鑄型中，然后下料棒。當(dāng)銅液上升到水平橫引管界面時，料棒電機停止。當(dāng)型口溫度達到生產(chǎn)單晶溫度時，改變拉拔電動機的運動方向使其正轉(zhuǎn)，完成引錠。當(dāng)引出的銅棒到達一定長度時，啟動牽引電動機；同時脫開引錠用的拉拔機的機械機構(gòu)和電氣機構(gòu)。進行正常的連鑄生產(chǎn)。

三、變頻器在單晶銅拉拔牽引設(shè)備電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

單晶銅拉拔牽引設(shè)備電氣系統(tǒng)的工作流程如圖1所示。

1.引錠流程。在該系統(tǒng)中，拉拔電動機M是引錠的關(guān)鍵設(shè)備。通過M的反轉(zhuǎn)和光電開關(guān)來完成引錠桿的插入。拉拔電動機的速度通過工控機控制PLC、PLC控制變頻器來實現(xiàn)。單晶銅的引錠是靠拉拔電動機M的正轉(zhuǎn)來實現(xiàn)的。用編碼器來測速，其測量值通過PLC的輸入模塊輸入。由PLC的CPU將工控機送來的同步信號與轉(zhuǎn)速編碼器的頻率通過比較，運算。其結(jié)果由PLC的模擬量輸出，可直接送給變頻器。變頻器輸出相應(yīng)的頻率和電壓來控制拉拔電動機的速度。使其按照工藝設(shè)定的要求進行工作，從而完成單晶連鑄的引錠任務(wù)。

2.單晶銅的連鑄流程。牽引電動機M 1是單晶銅生產(chǎn)的必要設(shè)備。通過M 1的運行和計米器、顯示器來完成單晶銅的連鑄工作。牽引電動機的速度控制由變頻器來控制。通過工控機和PLC以及變頻器來完成對牽引電動機的一系列控制，包括啟動、停止、高速。中速、低速等動作。計米器完成銅桿生產(chǎn)的長度，然后通過顯示器顯示出生產(chǎn)的產(chǎn)量。如果出現(xiàn)異常情況，通過報警器報警并將信號傳給工控機。工控機根據(jù)信號經(jīng)CPU處理后，對PLC和變頻器進行控制，通過停機或升料棒處理等措施。最終完成單晶銅的連鑄工作。

四、應(yīng)用變頻器時的注意事項

1.由于斷路器的頻繁通斷會影響變頻器的使用壽命，因此，電動機的運行和停止不能過斷路器來實現(xiàn)，應(yīng)通過控制變頻器來實現(xiàn)。

2.變頻器與電動機之間最好不要加裝交流接觸器。

3.變頻器輸出端不可接電容補償裝置。

4.如果要提高功率因數(shù)，可以在斷路器與變頻器之間加裝電抗器。

5. 所有的信號線與主電路動力線要分離，信號線要使用屏蔽線。變頻器的接地端子要可靠接地，以防止電磁干擾。

五、結(jié)論

用變頻器來控制電動機的速度后，不僅提高了速度的調(diào)整精度，也使得電動機的頻率變化比較平滑，有效改善了單晶設(shè)備的安全性能；同時，也保證了設(shè)備的安全運行，降低了維修費用。跟工控機和PLC連接后，真正實現(xiàn)了單晶銅連鑄設(shè)備的工業(yè)自動化控制，大大提高了生產(chǎn)效率，帶來了顯著的經(jīng)濟效益。