摘 要: 采用動態失重法對鉛陽極板澆鑄進行定量控制，闡述了定量澆鑄控制原理，介紹了系統的硬件組成及軟件設計方法。 關鍵詞: 工控機　定量澆鑄　動態失重法　鉛陽極板 1 引言 　　對于鉛陽極板的定量澆鑄，目前國內通常采用定時控制或容積定量控制，定時法控制通過控制澆鑄的時間來達到定量目的，容積定量控制是按設定的金屬容積進行計量，由于受鉛液的流量、流速、氧化渣、澆鑄口或儲鉛槽結渣等諸多因素的影響，計量誤差較大，產品成品率較低。我們對某冶煉廠定時控制澆鑄系統進行技術改造，研制出無回流動態失重法定量澆鑄微機控制系統，解決了計量精度問題。 2 生產工藝要求及性能指標 　　鉛液從鉛鍋通過鉛泵注入儲鉛槽，由變頻器控制鉛泵的頻率，即控制注入鉛液的流量;儲鉛槽的秤重計量裝置、電磁閥控制從儲鉛槽澆鑄至鉛陽極板模中的鉛液重量。 　　1）、鉛陽極板重量控制 　　主要的性能指標為：每次澆鑄重量120±4KG。澆鑄時間小于8秒，澆鑄周期18秒，具有定時法澆鑄、動態失重法澆鑄兩種控制方式并能互相切換。 　　2）、鉛液無回流控制 　　對儲鉛槽中的鉛液重量進行監控，每個澆鑄周期內只調整一次鉛泵頻率，確保在澆鑄時間內注入鉛液的流量恒定，并使鉛液不回流至鉛鍋。 　　3）、動態在線顯示生產過程、儲鉛槽料重、鉛陽極板重、班產量等數據，以及運行參數的在線修改和顯示。 3、澆鑄控制原理 　　動態失重法澆鑄的時序圖如圖一所示。 　　t[sub]0[/sub]時刻鉛陽極板模到位，打開電磁閥進行澆鑄;t[sub]1[/sub]時刻澆鑄重量達到控制重量關電磁閥;t[sub]2[/sub]時刻調整鉛泵頻率;t[sub]3[/sub]至t[sub]0[/sub]時間內測量注入儲鉛槽中的鉛液流量。 　　1）、鉛液無回流控制 　　澆鑄完鉛陽極板后，每個澆鑄周期的同一時刻t2，對鉛泵的頻率f進行調整。根據計量槽的控制重量Wg和計量槽料重W1，計算重量誤差E，采用PI控制確定鉛泵頻率 　　重量誤差：　E（k） = W[sub]g[/sub] - W[sub]1[/sub] 　　鉛泵頻率：　f（k）= f（k-1） + K[sub]p[/sub] [ E（k） - E（k-1） ] + K[sub]I[/sub] E（k） 　　2）、鉛液流量檢測 　　由于在整個澆鑄周期內一直往儲鉛槽中注入鉛液，需在澆鑄前確保鉛液流量恒定，并測出該流量，因此，在鉛液流量已穩定后的t3至t0時間內測量鉛液流量Q。 　　鉛液流量：　Q=（W[sub]0[/sub] - W[sub]3[/sub] ）/（ t[sub]0[/sub] - t[sub]3[/sub] ） 　　3）、鉛陽極板重量控制 　　在鉛陽極板模到位時打開電磁閥，鉛陽極板重量達到澆鑄控制重量W控時關電磁閥。 　　鉛陽極板重量：　W = W[sub]0[/sub] - W[sub]1[/sub] + Q （ t[sub]1[/sub] – t[sub]0[/sub] ）+ W提前量 　　W提前量為電磁閥動作至澆鑄口引起的重量偏差，較小且相對恒定。 　　根據鉛陽極板給定重量與實際重量的誤差，采用PI控制，對下一周期的控制重量W控進行誤差補償。 4 系統硬件設計 　　由APCI5000系列工控機、PLC等組成的鉛陽極板澆鑄系統硬件框圖如圖二所示。 [align=center] 圖二 鉛陽極板澆鑄系統硬件框圖[/align] 　　4.1 APCI5000系列工控機 　　系統中選用了北京康拓工業電腦公司的APCI5094CPU板、APCI5458A/D板及APCI5476 D/A 板等。 　　APCI5094CPU板是一塊高集成化486單板計算機，它具有工業計算機的所有功能，包括CPU、BIOS、超級I/O芯、二級高速緩存、RAM存儲器、增強型IDE硬盤驅動器、軟驅接口、多模式并口、二個串口、鍵盤/鼠標連接器、實時時鐘/日歷、門狗定時器、平板VGA接口、以太網接口、DOC接口、FLASH電子盤接口等。 　　APCI5458A/D板是一塊智能的光電隔離型32通道16位采集板，采用89C51單片機作為智能元件，板上帶有雙口RAM芯片，使其可以在不占用主CPU時間的情況下，獨立完成A/D采集及數據處理。 　　APCI5476為光隔8路12位D/A、16路DI、8路DO多功能接口板，一路D/A的輸出電流信號送至變頻器，控制鉛泵頻率。 　　秤重傳感器選用了高精度、小信號、耐高溫的拉力傳感器;高精度、低飄移運算放大器組成放大電路，將重量信號近程放大后再遠程傳送至工控機。 　　4.2 PLC 　　可編程序控制器（PLC）采用FBE-40MC型，它與APCI5000系列工控機通過串行方式通信。 　　開關量輸入信號包括：鉛陽極板模到位、鏈條到位、 平板退到位等，到位信號由LJKB-20/200接近開關檢測得到。 　　現場控制信號包括：失重法/定時法、自動/手動、停澆鑄、停脫模、停圓盤等各種控制信號。 　　開關量輸出信號包括：澆鑄閥、脫模閥、平板閥、撥距閥的控制信號，以及圓盤和鏈條的啟停控制等信號。執行機構采用液壓閥系統，以保證動作執行的準確可靠性，它具有沖力小、力量大、耐用等特點。 5 系統軟件設計 　　本系統本文以APCI5000系列工控機為核心，工控機與PLC通過串行方式通信，工控機部分軟件用C語言編寫，采用結構化程序設計思想，程序結構清晰。 　　5.1 主程序模塊 　　該模塊主要完成系統及串行通信的初始化，實現各種控制功能等，軟件框圖如圖三所示。 [align=center] 圖三 主程序框圖[/align] 　　5.2 開機澆鑄模塊 　　該模塊包括動態失重法澆鑄和定時法澆鑄。 　　1）、動態失重法澆鑄：在鉛液無回流時，澆鑄過程為：測量鉛液流量——-鉛模到位測初重W[sub]0[/sub]——-打開澆鑄閥并監測鉛陽極板重量——-關澆鑄閥——-調整鉛泵頻率。 　　在開機溶鉛或現場暫停澆鑄等有回流的情況下，采用定時法澆鑄，檢測到無回流時，再采用動態失重法澆鑄。 　　2）、定時法澆鑄過程：關澆鑄閥——-鉛模到位——-打開澆鑄閥——-定時澆鑄——-關澆鑄閥——-調整鉛泵頻率。 　　5.3 停機模塊 　　在開機澆鑄狀態下，使系統停止澆鑄。 　　5.4參數修改模塊 　　在系統處于停機、開機澆鑄的狀態下，可以在線或離線對給定鉛陽極板重量、提前重量、定時法澆鑄時間等參數進行修改，工控機對修改后的結果保存在電子盤中。 　　5.5 數據清零模塊 　　在系統處于停機狀態下，可以對班澆鑄錠數及班澆鑄重量清零，工控機對修改后的結果保存在電子盤中。 　　5.6 標定模塊 　　系統處于停機狀態下有效，標定過程為：測重量G0 ――掛法碼――測重量G1——計算標定系數。 　　系統執行某種功能時，顯示器上有相應的功能顯示或操作提示。 6 結束語 　　該系統與原有定時法澆鑄系統相比，采用動態失重法澆鑄誤差小，提高了鉛陽極板生產的成品合格率，由于對鉛泵頻率進行控制，儲槽中的鉛液無回流，減少了氧化渣的產生，降低了能耗。 參考文獻 　　1 凌澄主編。PC總線工業控制系統精粹。清華大學出版社，1998年 　　2 王彤編。PC機在測量和控制中的應用。哈爾濱工業大學出版社，1995年