模擬量在連鑄機(jī)火焰切割機(jī)的應(yīng)用

郭艷慶 郭春江

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司 第二煉鋼廠，河南 安陽(yáng) 455004)

1 問(wèn)題提出

隨著鋼鐵行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，鋼鐵企業(yè)低成本運(yùn)行和設(shè)備自動(dòng)化程度的提高愈發(fā)顯得重要，我廠立足節(jié)約綜合成本，在連鑄機(jī)應(yīng)用定尺定重火焰切割系統(tǒng)，提高了連鑄機(jī)的自動(dòng)化程度，降低了用人成本。但是由于每根鑄坯切割完畢后，必須采用接觸式限位使火焰切割機(jī)恢復(fù)到初始位置，才能進(jìn)行下一根鑄坯的切割。并且機(jī)械限位安裝環(huán)境溫度高，不但降低了機(jī)械限位使用壽命，而且容易造成鑄坯不能夠滿足工藝要求，造成廢品。針對(duì)之一問(wèn)題，我們深入研究，力求用PLC程序替代機(jī)械限位，解決存在的缺陷。

2 火焰切割系統(tǒng)概述

我廠連鑄機(jī)的鑄坯切割利用的是煤氣火焰切割系統(tǒng)，同時(shí)與一套稱重系統(tǒng)配套使用，其中包括plc、液壓缸、計(jì)算機(jī)、攝像頭、切割機(jī)等多種配套設(shè)施，涵蓋了機(jī)械、液壓、計(jì)算機(jī)、電氣、測(cè)控等多類技術(shù)知識(shí)，是一個(gè)比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。在連鑄機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中，稱重系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的鑄坯重量，換算成鑄坯長(zhǎng)度值，通過(guò)紅外線攝像頭對(duì)鑄坯的長(zhǎng)度進(jìn)行跟蹤測(cè)量，當(dāng)鑄坯長(zhǎng)度達(dá)到定重要求時(shí)，稱重系統(tǒng)向火焰切割系統(tǒng)plc發(fā)出信號(hào)，切割小車抱夾裝置動(dòng)作夾緊鑄坯，切割小車與鑄坯同步運(yùn)行，同時(shí)火焰切割機(jī)開始切割鑄坯，當(dāng)鑄坯切割完畢，切割小車碰撞機(jī)械限位開關(guān)，切割小車抱夾裝置松開，小車切割結(jié)束，小車返回原位等待下一次切割開始。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行分析，機(jī)械限位開關(guān)是切割系統(tǒng)中關(guān)鍵部件，一旦損壞將造成較大的生產(chǎn)設(shè)備及質(zhì)量事故，所以機(jī)械限位成為火焰切割系統(tǒng)長(zhǎng)壽命運(yùn)行的瓶頸。傳統(tǒng)理念中，技術(shù)人員會(huì)選擇能抗極惡劣環(huán)境的限位來(lái)替代原部件，但是性能好的限位價(jià)格要偏高，增加了設(shè)備運(yùn)行成本。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，最終技術(shù)人員利用三菱PLC模擬量程序替代了機(jī)械限位，克服了機(jī)械限位的壽命瓶頸，顯著提高了設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量，節(jié)約了設(shè)備運(yùn)行成本。

3 改造方案

三菱FX2N系列可編程序控制器（PLC）具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。本方案中采用了一臺(tái)型號(hào)為FX2N-80MR可編程序控制器。但是，在連鑄機(jī)工藝要求中，速度要求根據(jù)工藝而變化，僅利用一臺(tái)上述PLC是達(dá)不到要求的，因此，我們還采用了特殊功能模塊FX2N-4AD和FX2N-4DA。

根據(jù)連鑄機(jī)參數(shù)可知，機(jī)械限位距離切割小車原位1300mm。眾所周知，位移等于速度在時(shí)間上的積分。由于鑄機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中鑄坯速度變化很小，因此近似認(rèn)為在一秒之內(nèi)鑄坯的速度是不變的，每前進(jìn)一秒，位移累加一次，當(dāng)總位移等于或大于1300mm時(shí)，經(jīng)過(guò)PLC內(nèi)部計(jì)算并發(fā)出信號(hào)，切割小車抱夾裝置松開，切割小車返回原位，一個(gè)切割過(guò)程結(jié)束。

（1）速度信號(hào)采集：連鑄機(jī)生產(chǎn)中，鑄坯的速度是由PLC和變頻器控制?；鹧媲懈顧C(jī)工作時(shí)，切割小車與鑄坯速度等同，所以切割小車行走速度信號(hào)直接從原PLC程序中采集。對(duì)應(yīng)的程序如下：

存儲(chǔ)器D32中的數(shù)據(jù)為鑄坯實(shí)際拉速，等于切割小車行走速度。

（2）數(shù)據(jù)計(jì)算過(guò)程：PLC將實(shí)時(shí)速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)數(shù)存儲(chǔ)在D32中，應(yīng)用浮點(diǎn)數(shù)除法運(yùn)算，將拉速浮點(diǎn)數(shù)除以60秒，結(jié)果存儲(chǔ)在D90中；應(yīng)用浮點(diǎn)數(shù)累加功能，把每秒的浮點(diǎn)數(shù)累加并將結(jié)果存儲(chǔ)在D94存儲(chǔ)器中。將D94中的浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換成整數(shù)存儲(chǔ)到D112中并不斷與行程設(shè)置K592比較。

（3）數(shù)據(jù)比較過(guò)程：當(dāng)切割小車行走的距離等于或大于預(yù)先設(shè)置的K592時(shí)，軟元件M15、M16動(dòng)作； PLC輸出點(diǎn)Y017動(dòng)作，抱夾裝置松開，切割小車返回原位，等待下一次切割。

4 改造效果

本次改造實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)，此方案不但節(jié)省了機(jī)械限位，降低了設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用，而且還提高連鑄機(jī)自動(dòng)化程度，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

[1]許翏.工廠電氣控制設(shè)備.機(jī)械工業(yè)出版社1991-10-1

[2]宋伯生.PLC編程理論、算法及技巧.機(jī)械工業(yè)出版社2005-2-1