双驱动油膜轴承离心浇铸机计算机控制系统的研究与应用

摘要

针对国内某大型轧机油膜轴承公司的离心浇铸机生产质量不稳定,轴承和顶头接触面发生合金撕裂、堆积不均匀等现象,以及轴承两端速度不匹配等问题。通过多方调研和结合现场操作工程师以及现场技术人员提出的意见和建议,分析和发现单端模拟调速驱动和分离加热工艺是造成浇铸质量不稳定的结论；从而提出全新的双驱动变频调速、自动加热炉和自动加料相结合的单套完整设备方案,摒弃原先的模拟量调速,通过数字量调速实现不同尺寸的轴承在浇铸过程中对速度的不同要求；高精度的现场总线技术及控制策略实现两台电机的精确同步；增加自动加热炉和自动加料装置减少了浇铸过程中热能的损失,改进了浇铸工艺,提高了产品浇铸质量。 主要从工业控制计算机应用的角度,提出现代工业控制计算机在“双驱动油膜轴承离心浇铸机”项目中的应用。同时吸取了目前国内外在冶金行业的最新应用技术和成果,在自主创新的基础上综合了工业控制计算机、自动控制理论、自动化仪表等项先进技术、现场总线技术和最新组态软件,并将这些先进技术集成起来应用于“双驱动油膜轴承离心浇铸机”的设备研制和现场调试。系统采用上位机、下位机、执行机构三层框架设计的可编程控制系统(programmable control system,PCS)。而工业控制计算机、可编程逻辑控制器、现场执行机构这种三层结构正好具备过程控制所需要的所有条件,是目前冶金自动化行业最好的解决方案之一。 经试验和现场生产运行表明,该系统生产能力和浇铸质量都得到极大的提高,达到了研究的预期效果。

目录

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第一章综述

1.1研究背景、目的和意义

1.2油膜轴承离心浇铸机工业控制现状

1.2.1外圆支撑单驱动形式

1.2.2顶头支撑单驱动形式

1.2.3文献检索出的离心浇铸机形式

1.2.4工业控制自动化技术的发展及趋势

1.3本文的主要研究内容

第二章油膜轴承离心浇铸机结构原理及性能分析

2.1油膜轴承离心浇铸机结构分析

2.1.1本体部分

2.1.2主传动部分

2.1.3润滑部分

2.1.4液压部分

2.1.5罩子及冷却水部分

2.2浇铸机技术性能

2.3浇铸过程

2.4 小结

第三章双驱动油膜轴承离心浇铸机自动化控制优化设计

3.1电机功率计算

3.1.1基本数据及装配示意图

3.1.2负载转矩的计算

3.1.3浇铸过程扰动分析

3.2传动系统设计

3.2.1典型变频传动方案简介

3.2.2本系统传动方案设计

3.3现场通讯总线设计

3.3.1工业现场通讯总线简介

3.3.2现场总线国际标准

3.3.3现场总线控制系统的层次

3.3.4各种现场总线的应用范围

3.3.5几种典型的现场总线

3.3.6双驱动油膜轴承离心浇铸机通讯现场总线

3.4自动加热炉和自动称重设计

3.4.1加热炉控制设计

3.4.2自动称重控制设计

3.5小结

第四章油膜轴承离心浇铸机自动化控制的关键技术研究分析

4.1四种主要变频调速控制方案分析

4.1.1通用变频器的开环变频调速

4.1.2矢量控制变频器的开环变频调速

4.1.3矢量控制变频器的闭环变频调速

4.1.4同步机的开环变频调速

4.1.5变频调速控制方案的选择

4.1.6油膜轴承离心浇铸机变频调速控制方案

4.2 Profibus DP的编程实现

4.2.1认识Profibus DP协议结构

4.2.2 Profibus DP实现过程

4.3上位机的数据库编程

4.3.1数据访问的不同阶段

4.3.2数据访问的关键技术

4.4小结

结论

参考文献

致谢

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