交流伺服驱动系统在铜杆上引连铸机上的应用

　　重要的指标：Y，单位为t/h。

　　考虑铜杆的比重p及铜杆的直径d，通过简单的比例换算，可以得到另一个比较直观的铜杆生产效率指标，即出铜平均速度V，单位为m/min，它和比重p及铜杆的直径d是一个线形函数，如下所示:

　　Y＝K×p×d×V，

　　其中K为比例系数，p和d是常数。

　　出铜平均速度V和铜杆节距L、运行时间Ton和停止时间Toff有关:

　　V＝L/（Ton+Toff），其中Ton和Toff又由加工工艺所决定。

　　在图4中，运行时间Ton又由升速时间Tr、高速运行时间Tv和降速时间Td组成，即:

　　Ton＝Tr+Tv+Td;

　　在有限的Ton时间段内，要保证铜杆节距达到L的设计值，就必须使电机速度尽可能的高，而且在相当短的时间段内，尽量缩短升速时间Tr和降速时间Td，使电机在高速段有一定的运行时间，从而保证在Ton时间内的位移达到铜杆节距L的设计值。

　　根据负载情况和用户选用的减速机的减速比等数据，我们选用了21NM 2000r/min的电机。该电机的电气参数如下:空载电流I＝16A，转子惯量为1.29Kgm2×10－3，对应该款电机我们有KT270－50和KT270－

　　

　　图

　　4 运行时间

　　75两个驱动器规格可以选用。考虑到功率元件IPM在PWM脉冲脉冲工作下的可利用系数，一般我们取K2＝1.4～1.5，根据算式:

　　Iipm＝×I×K1×K2;（其中K1为电机运行允许的过载倍数）;

　　我们分别取Iipm＝50和75，可以很容易地得到1.5和2.2两个结果。

　　电机转速的动态变化过程，其实就是伺服驱动器最大电流输出的过程，即转矩的变化过程。当电机转速从0迅速上升到额定转速的瞬间，由于转速环的闭环作用，速度误差最大，转速环即输出最大正的转矩值;当电机转速从额定转速迅速下降到0的瞬间，同理，转速环即输出最大负的转矩值[3]。因此，要取得较短的升速时间Tr和降速时间Td，最大输出转矩（过载能力）越大越好。所以，为了保证有较高的动态响应，我们选用了过载倍数较大的KT270－75规格驱动器。

　　根据试验结果，我们得到在空载条件下，KT270－75驱动16NM 2000r/min伺服电机的升速时间Tr（0～1000r/min）和降速时间Td（1000～0r/min），分别为35.2ms和20ms。

　　一般来说，带上负载后的升速时间Tr和降速时间Td和空载条件下的Tr和Td成线形比例关系，比例系数即为负载惯量和电机转子惯量的比值。

　　较强的环境适应能力

　　由于高温熔炉的加热方式一般都采用电磁涡流加热，由大电流产生的磁场干扰特别严重，会通过空间辐射影响驱动器，特别是在生产现场，强弱走线不是严格分开，干扰也会通过驱动器的进线接口耦合进入。在所有其它的干扰种类中，辐射和耦合这两种干扰对驱动器的正常工作影响最大。

　　KT270系列交流伺服驱动系统由于采用了数字化技术，大部分的器件都是采用数字电路。所有的模拟信号，如电流、电压等模拟信号在经过简单的滤波处理后，都立刻通过模数转换电路转换为数字量，直接送入数字信号处理器（DSP）中，并根据不同的通道和信号采集要求，在DSP中采用各种不同的软件滤波方式滤波，通过数字方式实现原来模拟电路才能完成的功能。

　　由于软件滤波的灵活性，可以灵活实现低通、高通和陷波等滤波功能，针对外部不同的干扰信号的特点，采用不同的滤波方式，已达到理想的抗干扰能力。

　　差动输入具有平衡输入的特点，可以减小共模向串模转换的效率，因此干扰对系统产生的影响也会大大降低。KT270系列产品对一些敏感的信号都采用差动输入接口方式:如模拟输入接口、脉冲输入接口、编码器反馈输入接口都能对共模干扰有很强的抑制能力，在实际应用中具有明显的效果。

　　采用数字方式还有一个最大的好处就是对周围环境抗干扰能力强，无温漂、零漂等模拟电路所无法克服的缺陷。KT270伺服驱动器环境温度适应能力很强，不仅可以在－10℃左右正常通电运行，也可以工作在高温＋55℃的环境，因此，完全可以在周围有熔炉的高温环境下工作。还由于控制参数已经是数字量化了的，所以可以保证控制性能不会受温度的影响有任何的改变。

　　较高的可靠性

　　因为使用熔炉，铜杆上引连铸机一般都是处于连续24小时不间断的工作状态，这样对整体的电气系统在可靠性方面提出了很高的要求。

　　KT270由于大量采用了含有较新技术含量、集成度较高的器件或模块，所以元器件少，因而由于元器件质量或焊接质量引起的故障会降低。另外，该系列产品还具有完善的监视功能，如电机的转速、当前位置、位置指令、位置偏差、电机转矩、电机电流、位置指令脉冲频率、转子绝对位置等17个参数，可以方便用户了解驱动器的工作状态。

　　另外，还有许多保护功能，如驱动器过流、短路、过载、主电路过压/欠压、制动异常、编码器异常、超速和位置超差等，最新的10个报警都会记录在驱动器内，以便于产品的维修及故障分析和判断。

　　结语

　　综上所述，我们最终采用了PLC位置控制方式，利用伺服驱动系统相应速度快、适应能力强和可靠性高的特点，应用于铜杆上引连铸机上，取得了良好的效果