铜阳极板自动定量浇铸控制系统设计.doc

铜阳极板自动定量浇铸控制系统设计 摘要 结合精炼反射炉实际情况，尽可能的利用现有设备，设计自动定量浇铸控制系统，实现铜阳极板的自动定量浇铸。 关键字 自动定量浇铸 浇铸曲线 引言 为了满足电解艾萨炉对阳极板的特殊要求，即阳极板耳朵对称、板面平整光滑、厚度均匀、重量误差在要求范围之类，必须改变现反射炉阳极板全人工手动浇铸的局面，实现铜阳极板的自动定量浇铸。国外先进铜冶炼企业早已实现了浇铸过程的自动化，近年来，国内其他各有色金属冶炼企业也在探索和引进，我们也在结合自身的现状，探索设计并应用属于自己的铜阳极板自动定量浇铸系统。 1 精炼反射炉铜阳极板浇铸工艺现状 当铜液冶炼合格后，铜液由反射炉水口流出，通过溜槽缓慢地注入浇铸包，凭借工人观察和经验，保证浇铸包内有足够的铜液体，待圆盘上的阳极板母模处于待浇位时，人工拉动绕过定滑轮并固定在浇铸包尾部的钢丝绳，使浇铸包倾斜，以便铜液注入阳极板母模内，实现阳极板的浇铸，浇铸速度和注入阳极板母模内的铜水量都完全凭经验，人工进行控制，在达到预计板厚时将浇铸包复位。浇铸的同时，在阳极板起模位，终顶（即起模液压装置）顶起模内已浇铸好并经过冷淋装置冷却过的阳极板，捞扳机将阳极板拉出置于冷却水槽端，并推到槽中冷却。阳极板离模后，终顶复位，圆盘自动转到下一个模位进行下一块阳极板的浇铸。浇铸的同时，冷却喷水罩开启冷却水对阳极板进行冷却。如此反复完成全部阳极板的浇铸过程。在这种情况下，操作人员劳动强度大，作业环境恶劣，产出的阳极板厚度、形状等各种质量都很不稳定，制约了产品质量的提高，对电解精炼作业也产生了较大的不利影响。 2 铜阳极板自动定量浇铸控制系统 2.1自动定量浇铸系统组成 铜阳极板自动定量浇铸系统包括： 圆盘，由电机驱动圆盘进行正反转转动，把圆盘上放置的阳极板母模转到浇铸位，其转动到位又分为凸轮控制和旋转编码器控制； 自动涂膜系统，将用水稀释的沉淀硫酸钡喷涂在空的阳极板母模上，以保证在阳极板浇铸后起模顺利。 自动冷凝系统，冷却已经浇铸有铜水的母模，让铜水冷却形成阳极板，由控制系统从母模的上下两个方向同时喷水。 中间包，由中间包包子和液压倾动装置，通过上下限位把中间包位置信号送给控制系统； 浇铸包，浇铸包、称重装置及浇铸包液压倾动装置，称重装置实时称量浇铸包及其内的铜水重量，根据浇铸包倾动瞬间重量与收包时的重量差值，计算出已浇铸阳极板重量。控制系统根据称重装置数据和浇铸要求，控制比例电磁阀，驱动液压倾动装置动作，从而控制浇铸包按要求动作，； 顶板装置，将阳极板顶起脱离母模，以便捞板机取板，由液压装置驱动，并由上下限位将其位置信号传到控制系统； 气动捞板机系统，将阳极板从母模中取走并投入冷却水槽中冷却，由10公斤气源驱动； 阳极板收集装置，水槽、链条传动装置和阳极束举升装置； 控制系统，采集各装置的相关信息信号，根据浇铸要求进行运算和控制。 2.2 自动定量浇铸控制系统软硬件组成 1） 系统软件由以下几各部分组成：WINDOWS XP操作系统，工程师站用 RSView32 Works 1500 with RSLinx(中文版)上位监控软件，操作站触摸屏系统采用罗克韦尔公司的RSView Studio for Machine Edition上位监控软件，各设备控制站采用罗克韦尔公司的ControlLogix系列冗余PLC和编程软件RSLogix 5000 Standard，系统网络图如下： 自动定量浇铸控制系统网络图 2） 系统硬件：ControlLogix I/O模拟数字量输入输出模块，控制网模块1756-CNBR，CPU1756-L61，电源，触摸屏等相关器件。 3） 控制系统主要功能 系统画面显示各设备的工作状态（运行、停滞、故障、网络无应答等。 控制系统主要功能：（1）显示设备的状态， （2）对设备进行远程控制， （3）设备报警信息归档， （4）设备数据趋势， （5）设备控制参数设置，如设置中间包的液压倾动装置各参数，从而控制浇铸铜水流速。（6）控制系统冗余、可降级操作和系统容错处理三种措施。冗余设计是将控制系统的电源、CPU和网络作冗余热备。热备方式操作时，主系统运行，备用系统与主系统控制程序统一并保持镜像同步，在系统自诊断检测出运行系统故障后由后备系统继续控制，在切换过程中不会造成系统的瘫痪，系统故障恢复后自动恢复主系统控制，最大限度的保证了PLC系统的稳定性。降级操作，将手动操作包括在控制系统内，考虑到实际生产过程中的不确定性和灵活性，操作人员可选择全自动、半自动、直至手动三种控制方式。容错处理，为避免这一情况，设计了圆盘容错处理，当其中一个铸模出现故障后，操作人员可通过系统设置，屏蔽有故障的铸模，系统在控制中就会自动跳过该模块的浇铸流程，衔接到下一块铸模的浇注流程，保证系统的连