选矿摇床属于流膜选矿类设备,在选别锡、钨、煤、有色和稀有金属矿石方面应用广泛,在重力选矿机械装备中占据重要地位。摇床的全自动化进程,随着工业互联网及电子与伺服控制技术的飞速发展而迅速推进,但摇床床面运动的复杂性与高频特性,给床面控制提出了难度极高的控制要求,使得对选矿摇床床面运动的数字化控制,成为选矿摇床全自动化进程中的一个技术难点。由于传统选矿摇床的床面运动曲线固定与不容易发生改变。在选别不同的稀有金属矿物或不同颗粒度的稀有金属时,床面的运动曲线不同,因此导致出现类型繁多的选矿摇床。为了促进选矿厂的全自动化和车间的去繁求简,本课题提出了高动态响应电子摇床头的控制系统。在整个系统方案中,电子摇床头伺服系统通过PROFINET通讯,采用SIMATIC S7-1200作为控制器来控制与SINAMICS V90-PN驱动器相配套的1FL6伺服电机,再由伺服电机作为执行机构带动床面高速运动。根据以上方案搭建了实验平台。本文的工作内容如下:(1)对本课题研究的电子摇床头控制系统运用Matlab/Simulink进行建模仿真,将响应的参数输入到模型中,仿真出来的结果为系统输出震荡收敛,并且在2个波内收敛,所用时间为0.03s;在无负载时,运动曲线误差波动的最大值为0.4mm;施加负载时,运动曲线误差波动的最大值为0.9mm。(2)依凸轮杠杆式摇床头为例,对摇床进行数学分析,得出床面的运动曲线。结合S形曲线对床面运动曲线进行调整,得出电子摇床头控制器中的新运动曲线;然后选择基本定位器模式为系统的控制策略。(3)电子摇床头系统的三层构架以自下而上的顺序依次构建。由滚珠丝杠、伺服电机和伺服驱动器构成系统的最底层的运动执行层;利用SIMATIC S7-1200 PLC控制器作为系统中间运动控制层;顶端为运动管理层主要是由触摸屏和工控机连接工业互联网所组成。最后对系统的安全保护功能进行设计。(4)基于设计的电子摇床头系统进行实验,以验证和测试系统的动态响应性能。速度控制模式的动态响应时间为30ms,基本定位器控制模式的动态响应时间为16.2ms。将运动曲线加入控制器中,床面空载时,运动曲线的一个周期为220ms,位置跟随误差为0.4mm,所达到的最大扭矩为3.2Nm;当床面负载时,运动曲线的一个周期也为220ms,位置跟随误差为0.5mm,所达到的最大扭矩为4.6Nm,此时床面的冲次为272.7次/min。并进一步探究该系统所能达到的性能数据冲次为 387 次/min。本文首先以凸轮杠杆摇床为例研究出床面的运动曲线,然后选择控制策略和硬件设备,最后搭建实验平台得出电子摇床头的运动参数。