宋巧雨， 胡定智， 黃頂峰

（蕪湖鑫晟電工材料有限公司，安徽蕪湖241000）

銅桿生產(chǎn)線自動澆鑄系統(tǒng)調(diào)試與維護(hù)

宋巧雨， 胡定智， 黃頂峰

（蕪湖鑫晟電工材料有限公司，安徽蕪湖241000）

介紹了美國南線SCR3000銅桿生產(chǎn)線自動澆鑄系統(tǒng)（AMPS）的工作原理，結(jié)合設(shè)備調(diào)試以及生產(chǎn)過程中的實際經(jīng)驗，對出現(xiàn)的設(shè)備故障進(jìn)行了總結(jié)分析，并對處理這些故障的方法進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

SCR3000銅桿生產(chǎn)線；自動澆鑄系統(tǒng)（AMPS）；澆鑄；液位

0 引 言

上世紀(jì)80年代，國內(nèi)相繼引進(jìn)了多條意大利康梯紐斯公司的銅桿生產(chǎn)線。其工藝流程為：電解銅經(jīng)豎爐熔化、保溫爐調(diào)溫后，銅液通過流槽、澆包注入鑄機，鑄坯經(jīng)軋機軋制后，經(jīng)過冷卻涂蠟后進(jìn)入收線機形成銅桿卷。該類型生產(chǎn)線采用的澆鑄方法為射線測量法，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜且具有放射性，后期都改成了人工澆鑄的方式，而國產(chǎn)的銅桿生產(chǎn)線也沿用了這種澆鑄方式，致使鑄坯的規(guī)格普遍偏小，產(chǎn)能上不去，質(zhì)量也欠佳。

本世紀(jì)初，世界上技術(shù)先進(jìn)、產(chǎn)品質(zhì)量較好、應(yīng)用較多的美國南線公司的銅桿生產(chǎn)線開始進(jìn)入中國，我公司于2012年引進(jìn)了該生產(chǎn)線。在設(shè)備調(diào)試和生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)，該生產(chǎn)線中的自動澆鑄系統(tǒng)（AMPS）是整個生產(chǎn)線的重中之重，AMPS系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，再重新生產(chǎn)需要2～3 h的時間，對生產(chǎn)線的連續(xù)化生產(chǎn)造成了嚴(yán)重影響。我們通過分析這些故障產(chǎn)生的原因，針對性地采取了一系列有效措施，確保了AMPS系統(tǒng)正常有效的運行。

1 AMPS簡介

AMPS系統(tǒng)分為澆池的液面自動控制和澆包的銅液重量控制兩部分：采用澆池的液面自動控制來控制液面，保持澆鑄的連續(xù)性和一致性；而當(dāng)澆包的銅液重量發(fā)生變化時，通過澆包的銅液重量控制來確定保溫爐的傾倒角度；當(dāng)保溫爐的傾倒角度發(fā)生變化時，豎爐燃燒系統(tǒng)將自動進(jìn)行熔化速度調(diào)整；整個控制系統(tǒng)是從鑄輪里澆池的液面開始向上溯源到豎爐燃燒控制系統(tǒng)，形成了整個銅液的閉環(huán)控制過程。詳見圖1。

圖1 AMPS自動澆鑄系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

1.1 澆池液面控制

澆池液面控制是通過伺服電機控制澆嘴中塞棒上下運動來實現(xiàn)的。塞棒的運動控制是為了保持澆池的液位在一個有限的范圍內(nèi)，然后通過塞棒的節(jié)流去調(diào)整銅液流入鑄機的速度及流量。

澆池液面由攝像機和視頻傳感器檢測并分析，如圖2所示，視頻傳感器顯示器顯示的澆池液位的圖像。池液位檢測線覆蓋在圖像上。對這條線的每一個像素的亮度進(jìn)行監(jiān)測并和一個像素的亮度極限對比。通過對比，視頻傳感器將液位信息轉(zhuǎn)換成模擬量信號傳送到PLC。PLC程序運行后確定塞棒應(yīng)該往哪個方向移動多遠(yuǎn)，使塞棒移動適當(dāng)?shù)木嚯x，確保澆池的液位在設(shè)定的范圍內(nèi)。

圖2 澆池畫面

1.2 澆包的銅液重量控制

通過安裝在澆包下面的稱重傳感器來確定澆包內(nèi)銅液的重量，使用位置傳感器來檢測保溫爐傾斜角度。通過這個傾斜角度的信號來計算保溫爐內(nèi)的銅液量，銅液的重量在AMPS操作觸摸屏上顯示。通過稱重傳感器和保溫爐位置的信號，PLC計算出準(zhǔn)確的保溫爐傾斜時間和角度，使?jié)舶囊何槐３衷谡Ｋ?。?dāng)澆包的銅液減少到規(guī)定的重量以下時，PLC輸出信號控制保溫爐抬高，輸出更多的銅液，并在5 s后自動檢測并比較，保證澆包的銅液在設(shè)定的范圍之內(nèi)。

2 故障總結(jié)

在安裝調(diào)試及試生產(chǎn)過程中，AMPS系統(tǒng)的各部分陸續(xù)發(fā)生了一些典型的故障，影響了系統(tǒng)的正常運行。我們對這些故障做匯總和分析。

2.1 伺服系統(tǒng)故障

（1）當(dāng)伺服電機已抵達(dá)絲桿底部或控制塞棒過緊的時候，就會發(fā)生伺服控制器過載的情況，使電機無法自動控制，進(jìn)而造成銅水失控。

（2）當(dāng)伺服電機到達(dá)零點時，如果還往下關(guān)閉伺服，將會造成伺服電機過載跳閘，塞棒失控。

（3）塞棒安裝完畢后，經(jīng)過一段時間（約1 min）后，塞棒自動向上移動，由于觸摸屏上塞棒位置為柱狀圖顯示，無法察覺，使得剛出銅時出現(xiàn)滲漏，造成澆嘴堵塞，設(shè)備停機。

2.2 傳感器故障

（1）澆包重量傳感器出現(xiàn)故障，澆包重量輸出與實際不符，澆包重量自動控制無法實現(xiàn)，被迫采用手動進(jìn)行保溫爐銅水傾倒，導(dǎo)致銅液流量不穩(wěn)，澆池波動較大。

（2）視頻傳感器發(fā)生故障，造成視頻傳感器無輸出，PLC無法接受到液位信息的模擬量信號，圖2屏幕無亮度顯示，設(shè)備被迫停機。

3 解決措施

通過分析以上這些故障，并結(jié)合AMPS系統(tǒng)原理以及現(xiàn)場安裝情況，對這些故障采取了一些針對性的解決措施，包括修改程序、改進(jìn)安裝方法、增加防護(hù)措施等，有效地保證了設(shè)備的正常運行。

3.1 相關(guān)程序的修改

整個AMPS系統(tǒng)涉及的軟件較多，主要有PLC的RSLogix 5000，觸摸屏使用的Vijeo Designer，伺服控制的Power Tools Pro等等。使用Vijeo Designer軟件增加了塞棒位置數(shù)字顯示程序，開機時通過監(jiān)測塞棒漂移數(shù)字，從而得到伺服電機編碼器的準(zhǔn)確位置，確保了塞棒零點不漂移；使用RSLogix 5000修改系統(tǒng)的PLC程序，在程序中增加塞棒位置的零點限位，保證在快速關(guān)閉澆鑄的時候，伺服無法過零點，從而避免了此類故障的發(fā)生。

3.2 塞棒、伺服電機安裝方法的調(diào)整

針對伺服電機的問題，采用開機前進(jìn)行試裝，保證塞棒在澆包中的位置安裝正確，同時監(jiān)控伺服控制器的相關(guān)實時數(shù)據(jù)，保證無漂移（見圖3）。

圖3 伺服控制器位置監(jiān)控

3.3 澆包支架的調(diào)整處理

針對稱重傳感器測量顯示不準(zhǔn)確的問題，發(fā)現(xiàn)該澆包只采用了兩個重量傳感器。以前在安裝的過程中，澆包支架側(cè)面懸掛與支撐架接觸，造成澆包在移動后經(jīng)常出現(xiàn)稱重不準(zhǔn)的情況，對澆包支架進(jìn)行切割等處理，并運用稱重傳感器監(jiān)控軟件進(jìn)行設(shè)置及監(jiān)控，大幅度縮小了誤差。

3.4 硬件的防護(hù)措施

視頻傳感器是整個AMPS的核心部件，由于該設(shè)備不支持熱插拔，而在控制柜里進(jìn)行工作極易碰到視頻計算機系統(tǒng)，造成板卡損壞，因此對計算機系統(tǒng)做了專門防護(hù)，避免了板卡損壞等故障的發(fā)生。

4 結(jié)束語

我們引進(jìn)的美國南線公司SCR3000銅桿生產(chǎn)線從2013年3月份開始試生產(chǎn)。通過不斷的消化吸收，逐漸掌握了該設(shè)備的調(diào)試維護(hù)方法，并對日常運行中出現(xiàn)的問題采取了一系列針對性的措施。通過這些措施，之前頻繁出現(xiàn)的故障得到了徹底解決，確保了生產(chǎn)線能更穩(wěn)定的運行。

［1］ 錢曉龍.Control logix系統(tǒng)電力行業(yè)自動化應(yīng)用培訓(xùn)教程［M］.北京：機械工業(yè)出版，2009.

Debugging and M aintenance for the AM PS System on Copper Rod Production Line

SONG Qiao-yu，HU Ding-zhi，HUANG Ding-feng
（Wuhu Xinsheng Electrical Material Co.，Ltd.，Wuhu 241000，China）

Working principle of Automatic Metal Pouring System（AMPS）on SCR3000 copper rod production line from Southwire company is introduced.Equipment trouble is summarized and analyzed considering the commissioning experiences，methods of troubleshooting are described clearly.

SCR3000 copper rod production line；automatic metal pouring system（AMPS）；casting；metal level

TM247

A

1672-6901（2014）03-0040-03

2013-11-15

宋巧雨（1977-），男，工程師.

作者地址：安徽蕪湖市鳩江區(qū)陶上18號［241000］.