一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及定量浇铸技术领域，尤其涉及一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统及控制方法。
【背景技术】
[0002]随着中国经济的快速发展，中国GDP总量达到全球第二位的同时，中国的精炼铜产量增速较高，铜市场消费稳定增长，国际铜研究组织(ICSG)公布数据显示，中国铜金属含量产量是世界主要增产区。在此环境背景下，铜价格稳中升高，刺激了国内大型铜冶炼企业加紧提高产能、淘汰落后的铜冶炼技术，引进先进的冶炼技术与设备，在未来市场竞争中争取主动地位。铜阳极板是粗冶炼铜电解精炼生产纯铜的原材料，要获得优质的电解纯铜，除了铜阳极板本身各种杂质含量不能太高外，铜阳极板还要有一定规范的外形，这要求每块阳极板的厚度一致，表面光滑，几何尺寸一致，以保证在阳极板电解精炼时，可以缩小同极间距，提高电流密度，降低短路率和残极率，同时便于实现联动作业，满足后序工艺的要求。阳极板浇铸机正是获取铜电解精炼原材料的浇铸设备，研究和开发高效、节能、自动化程度高的铜阳极板定量浇铸设备有着重要的意义。
[0003]目前，铜阳极板圆盘定量浇铸机在节约资源、降低劳动力成本、提高产能、改善产品品质等方面有很大的优点，但是自动定量浇铸控制技术还不是很成熟，仍面临浇铸过程重量精度控制较低、系统稳定性较差、浇铸效率低以及应对工况变化自适应、自调整能力较低等问题。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统及控制方法，提高了浇铸效率及品质，使浇铸出的铜阳极板具备较高外形规范。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统，包括PLC控制器，安装在圆盘中间空腔的接近开关连接所述PLC控制器的输入端；
[0007]安装在浇铸包底座上的称重传感器与称重模块连接，称重模块对称重信号进行信号调理和模数转换后发送给PLC控制器，所述称重模块的输出端还与调节浇铸包和中间包启动液压缸进油管进油量大小的电磁比例阀连接；
[0008]所述PLC控制器通过变频器控制圆盘驱动电机的转动；
[0009 ]所述PLC控制器与安装在中间包进油管道中的电磁换向阀连接；
[0010]所述PLC控制器与触摸屏连接；
[0011]PLC控制器根据称重传感器采集的浇铸包的重量计算出已浇铜水量并生成速度控制信号，作用于电磁比例阀，使浇铸速度跟随设定的轨迹。
[0012]所述接近开关包括限位开关和停止接近开关。
[0013]所述PLC控制器还与控制按钮连接。
[0014]所述PLC控制器的输出端连接用于指示中间包回位到位、浇铸包回位到位及圆盘到位的指示灯。
[0015]所述触摸屏与PLC控制器通过RS485接口通讯连接，通过触摸屏能监控铜水浇铸的工作状态，也能够通过触摸屏修改设置PLC控制器的参数以调整铜水浇铸工作状态。
[0016]采用所述一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统的控制方法，包括，
[0017]熔融状态下的铜水经溜槽流入中间包之后，到达设定重量后PLC控制器通过控制电磁换向阀使高压油进入中间包液压缸中使中间包启动，铜水流入浇铸包内，浇铸包底座下的称重传感器将铜水重量压力值转换成电压信号传递到称重模块内，称重模块将电压信号进行调理、滤波及模数转换后传递到PLC控制器供调用处理；当浇铸包内的铜水重量达到设定值时，PLC控制器通过控制电磁换向阀切换电磁阀位置使中间包回落；
[0018]等待圆盘运行到位后，接近开关传递给PLC控制器信号，从而形成浇铸包浇铸条件，PLC控制器通过发送设定值电压给电磁比例阀来控制浇铸包的浇铸速度；
[0019]阳极板浇铸时，中间包向浇铸包倾倒铜液，倾倒量由称重传感器检测，当达到设定值时，停止倾倒，待浇铸圆盘到位后，浇铸包开始倾倒铜液，同时PLC控制器根据称重传感器检测，对采集的称重信号进行分析，来控制浇铸包的浇铸速度，形成浇铸速度上的反馈调节，使得浇铸速度按照设定的轨迹变化。
[0020]得到确定时刻点tl浇铸速度的方法为，以tl时刻的重量值为起点，包括tl时刻的重量值，开始连续采集其后的多个时刻点的重量值，将采集到的多个时刻点的重量值运用最小二乘法计算出的值作为该时刻tl的速度值。
[0021]浇铸速度的控制反应出来的是对输出电压的控制，所述设定的轨迹包括多个曲线段，所述曲线段有启动段、等待出铜段、加速段、均速段、减速段及收包段，各浇铸曲线之间通过状态量进行切换。
[0022]状态量的选取方式为:
[0023]浇铸包在启动段进行并保持1-4秒后，即进入等待出铜段；
[0024]等待出铜段、加速段、匀速段、减速段及收包段之间以设定重量与实际重量的比较结果来切换，当各段的实际重量大于或等于设定重量后，即进入到下一曲线段；
[0025]减速段与收包段之间的切换以收包点重量为切换标志。
[0026]启动段电磁比例阀的控制电压先以恒定的增加速率增加，增加到设定的最大值后保持最大值不变，延时设定时间后达到等待出铜段；
[0027]等待出铜段电磁比例阀的控制电压以恒定速率递减，递减到设定值后到达出铜段；
[0028]出铜段电磁比例阀的控制电压保持设定值不变，经过设定延时后到达加速段；
[0029]加速段给电磁比例阀的电压值逐渐减小，模型公式为指数函数e~x+f，到达设定值后进入匀速段；
[0030]匀速段输出恒定电压给比例伺服阀，此时曲线模型公式为恒定值g，经过设定延时后到达减速段；
[0031]减速段系统输出给电磁比例阀的电压越来越小，以便捕捉和确定浇铸包收包点，曲线模型公式为指数函数?Γχ+Ι，到达设定值后再以恒定速率增加，增加到设定之后达到收包段；
[0032]收包段输出给电磁比例阀的电压以恒定的速率迅速减小到0，使铜水尽量少的流出，减少浇铸误差。
[0033]本发明的有益效果:
[0034]自动化程度高，操作准确、响应速度快且稳定，加入反馈控制可使浇铸过程更加精确，提高了浇铸控制系统的柔性，通过PLC控制机构的运动，减少了电气元器件的使用，够使控制系统内部结构的设计简单，减少了设计的工作量，接线简单，维修容易，并极大提高系统的使用效果和产品的浇铸品质。
【附图说明】
[0035]图1为本发明一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统结构示意图。
[0036]图2为本发明一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统的主程序框图。
[0037]图3为本发明一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统手动模式程序流程图。
[0038]图4为本发明一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统功能测试程序流程图。
[0039]图5为本发明一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统自动模式程序流程图。
[0040]图6为本发明一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统电磁比例阀反馈调节流程图。
[0041]图7为本发明一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统速度反馈调节流程图。
[0042]图8为本发明一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统重量反馈调节流程图。
[0043]图9为本发明一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统6线制传感器接线图。
[0044]图10为本发明一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统称重模块与计算机通讯接线图。
[0045]图11为本发明一种铜阳极板自动定量浇铸控制系统称重模块重量采集点示意图。
[0046]图12