分析液压伺服驱动连铸结晶器振动控制系统的设计

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1、液压伺服驱动连铸结晶器振动控制系统的设计方一鸣　焦晓红　庄开宇　李宪奎摘要　介绍液压伺服驱动的连铸结晶器振动计算机控制系统及其控制软件。与传统的结晶器振动控制装置相比，该系统能够根据连铸工艺要求方便地选择振动波形(正弦波或非正弦波)，并能在线改变振动频率和幅值等参数。工业实验研究结果表明，所述的计算机控制系统闭环频宽可达10Hz，能够满足连铸生产的要求。关键词　液压伺服系统　连铸结晶器　振动控制　计算机控制系统Designofcontrolsystemforcontinuouscastingmoldoscillationdrivenb

2、yhydraulicservoFangYimingJiaoXiaohongZhuangKaiyu(InstituteofElectricEngineering,YanshanUniversityQinhuangdao066004)LiXiankui(InstituteofMechanicalEngineering,YanshanUniversity)AbstractThecomputercontrolsystemanditssoftwareareintroducedforcontinuouscastingmoldoscillation

3、drivenbyhydraulicservo.Comparedwithtraditionalmoldoscillationdevice,thissystemcanconvenientlychangeoscillationwave(sinewaveornonsinewave)andalterinlineoscillatoryfrequencyandmagnitudeaccordingtothecontinuouscastingtechnologicalrequirements.Industrialexperimentresultss

4、howthatthecloseloopbandwidthofthiscontrolsystemcanattainto10Hz,whichcompletelymeetstheneedsofcontinuouscastingproduction.Keywordshydraulicservosystem;continuouscastingmold;oscillationcontrol;computercontrolsystem　　连铸是指使钢水连续不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却全部凝固后，切成坯料的铸

5、造工艺。如何控制结晶器按给定波形规律振动是连铸生产过程的关键技术之一。迄今，我国工业中仍广泛使用直流电机(或交流变频电机)通过偏心轮驱动双摇杆机构实现的结晶器振动，其振动方式几乎都是正弦的[1]；而国外采用的电液伺服驱动连铸机结晶器非正弦振动装置的工业试验结果表明，采用连铸结晶器非正弦振动，能够有效地减少铸坯与结晶器间的摩擦力，从而减少铸坯振痕、提高铸坯质量和金属收得率[2～3]。为此，我校于1995年申报并承担了国家“九五”科技攻关计划：“结晶器非正弦振动及控制的研究”的科研课题[4]。该课题开发研制的电液伺服驱动连铸机结晶器振动计

6、算机控制系统装置，可以方便地实现非正弦或正弦振动，并能在线修改非正弦或正弦振动方式及振动频率和幅值等参数，实现控制过程的平稳过渡和实时显示。1　系统总体结构和工作原理　　液压伺服驱动连铸结晶器振动计算机控制系统的总体结构如图1所示。图1控制系统的总体结构图　　系统包括计算机和模拟量控制两大部分。计算机部分主要包括人机接口界面的设计和实现非正弦或正弦振动给定波形输出等功能。人机接口主要有人工零位、实验准备、振动开始、停止振动、退出等5个基本功能模块，如图2所示。人工零位将伺服阀控制的液压缸的初始位置控制到中位，并将此时的实际位置定为零；

7、实验准备主要提供正弦或非正弦振动曲线的选择、初始振动频率和幅值等参数的输入，实验准备完毕后计算机自动将振动曲线显示在屏幕上，以供使用者参考并决定是否采用这种振动波形。此时若选择“振动开始”，则计算机将所选择的振动波形精确输出，作为位置闭环控制系统的给定。图2计算机人机接口画面示意图2　系统硬件组成和软件设计　　计算机控制系统主机采用Intel80586/166MHz工业控制计算机，配有HY6050光电隔离D/A板(±10V输出)和HY6040光电隔离A/D板(±10V输入)等外设接口板。　　程序设计采用模块化结构，利用C语言和汇编

8、语言，结合汉字技术设计而成，主要包括实时监控显示主程序和定时中断服务程序[5]，及功能键/数字键处理子程序、正弦/非正弦函数计算子程序、D/A输出子程序、A/D采样子程序等。　　实时监控显示主程序如图3所示，主要完成人机