液壓伺服控制技術在連鑄機振動系統中的應用

陳勇

摘?要：在社會經濟快速發展的背景下，刺激了國內鋼鐵市場的發展，同時企業之間的競爭也更為激烈，為進一步提高自身的競爭實力，近年來越來越多的企業加強了對連鑄技術的研究。為實現連鑄過程的自動化，可以將液壓伺服控制技術應用到連鑄機振動系統中，提高整個生產過程的控制效果。本文基于連鑄機振動系統特點，基于實際需求對連鑄機液壓振動控制系統的設計和實現進行了簡單分析。

關鍵詞：液壓伺服控制;連鑄機;振動系統

對于鋼水連鑄技術，即將鋼水連續不斷的通過結晶器，待凝結成硬殼以后從結晶器下方出口部位連續拉出，然后通過二冷區凝固后，對其進行切割、精整形成具有一定規格的坯料。在整個處理過程中，結晶器要保持振動狀態，避免在凝固階段材料與設備產生粘連，出現漏鋼問題。將液壓伺服控制技術應用到連鑄機振動系統中，對系統控制方式進行優化，促使綜合生產效果進一步提高。

一、連鑄機液壓伺服振動系統特點

連鑄機結晶器液壓振動裝置相比機械振動應用優勢更為明顯，結構設計上更為簡單，減少了傳遞環節，更便于結晶器之間的調整，減少漏鋼問題的產生，降低了后期維護難度。液壓伺服系統具有更高的可靠性和抗干擾能力，能夠長時間保持穩定的振動波形。同時還能夠對振動曲線進行調整更改，使得連鑄機可以澆鑄的鋼種更多，并對鑄坯表面以及結晶器筒壁之間的接觸狀態進行改善，減少凝固環節的粘結漏鋼問題發生。[1]

二、連鑄機液壓伺服系統實現

（一）系統運行原理

連鑄機結晶器振動液壓系統運行，主要是通過伺服閥來帶動液壓缸實現，共設置有一個動力源裝置。其中，液壓泵對應的為恒壓變量柱塞泵，泵出口安裝有溢流閥，用于對系統最高壓力進行調節，避免壓力超出最高限制導致系統過載。另外，系統內還設置有污染報警過濾器，以免油液污染造成系統堵塞。通過伺服閥的控制，來確保液壓缸的正常運行，對油源振動和沖擊進行有效吸收，將系統運行壓力維持在一定穩定狀態，且應急情況下還可以作為動力源維持系統運行。為提高系統運行安全性，液壓缸進出油路還安裝有溢流閥，利用液控單向閥組成的雙向液壓鎖對對液壓缸的停留位置進行控制，避免停止后出現溜車問題。

（二）伺服控制系統設計

1.硬件配置

連鑄機液壓伺服振動控制系統為單獨SIMATIC

S7-400

PLC為主，其數據處理和邏輯運算能力非常強，所用于中高檔自動化系統，滿足梯形圖、語句表以及流程圖多種編輯語言，實際應用靈活性和可操作性非常強。其中，系統以CPU414為中央處理器，負責對各項程序的執行、運算和存儲進行控制。另外，通訊處理器應用CP443以太網處理器，可滿足聯網和數據通訊，對CPU通訊任務進行分流。

2.功能模塊

實時性為液壓振動系統的重要特性之一，必須要保證控制器具有非常快的相應速度，能夠同時執行多種任務。以FM458為例，其應用的為128MHz

64位RISC浮點處理器，程序循環所需時間僅為0.1ms，可高速相應開環和閉環控制。并且，其應用的為連續功能圖CFC編程，具備大量的控制功能函數塊，無論編程還是調試均具有較大優勢。將其安裝在底板上，能夠利用底板總線和PLC的CPU進行通訊。

3.系統控制功能

（1）振動液缸位置控制。在連鑄機結晶器液壓振動控制系統中，最基礎的就是振動液壓缸位置控制，其為系統基礎控制功能。一般每個結晶器振動臺均配置有2個振動液壓缸，且分別有一個獨立伺服閥控制。振動液壓缸上還安裝有位移傳感器，并且在液壓缸活塞與活塞桿測液壓管路上分別安裝壓力傳感器，利用其來對振動液壓缸振動壓力數值進行測量。對位置控制部分進行分析，便可采用非獨立控制方式，即對兩個振動液壓缸來安裝2個PI調節器，分別來負責2個振動液壓缸平均位置和位置同步。其中，為避免伺服閥零位漂移對位置控制精度帶來的干擾，在對控制系統設計時，還需要對每個液壓缸位置閉環控制回路設置伺服閥零位漂移補償，避免因為伺服閥開口零點位置偏移以及泄露對系統狀態產生的影響，確保整個控制系統動靜態性能均具有較高的穩定性。

（2）振動函數發生器。連鑄機澆注工藝的實現，需要根據工況條件來對拉坯速度相關工藝參數進行調節，而為達到最佳的振動效果，必須要對振動頻率和振動幅值來進行調節。根據工況連鑄機液壓振動控制系統振動函數發生器選擇的振動參數和拉速來生成振動函數。以振動幅值函數發生器為例，振動幅值函數發生器為連鑄機澆鑄拉速一階線性函數，振動幅值和拉速保持正比關系，以提前設定的振幅參數為依據，振動函數來生成振動幅值，則對應的振動幅值函數為：

A?m?=C?1?+C?2?V?g

其中，A?m?表示振動幅值，單位mm;C?1?表示連鑄機拉坯速度為零時的振幅，單位mm;C?2?表示振幅/連鑄機拉坯速度因子;V?g?表示連鑄機拉坯速度，單位m/min。

三、結語

液壓伺服控制技術在連鑄機振動系統中的應用對提高生產綜合效率具有重要意義，可以對鑄坯表面以及結晶器筒壁之間的接觸狀態進行改善，減少凝固環節的粘結漏鋼。為減少生產中各類問題，還需要在總結現有經驗前提下，做更為深入的研究，確定液壓伺服控制技術在連鑄機振動系統設計中的應用方向，確保將其所具有的技術優勢完全發揮出來。通過建立連鑄機液壓伺服振動控制系統，基于實際工況情況來對系統各項工藝參數進行調節，排除各項因素帶來的不良影響，確保控制系統可以處于一個穩定狀態，為高效生產提供保障。

參考文獻：

[1]孫海波.伺服控制在板坯連鑄機液壓振動系統上的應用[J].一重技術，2014（04）：32-35.