基于PLC的連鑄切割機(jī)控制系統(tǒng)研究

關(guān)磊

摘 要：可編程控制器簡(jiǎn)稱為PLC，屬于控制系統(tǒng)的核心裝置，具備極強(qiáng)的功能，性能穩(wěn)定，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化成產(chǎn)的系列中，取得的控制效果也令人滿意。文章將介紹三菱Q系列PLC系統(tǒng)，該系統(tǒng)已經(jīng)取得領(lǐng)先的應(yīng)用，是世界領(lǐng)先的可編程控制器之一。文章探討怎么樣升級(jí)現(xiàn)有的控制系統(tǒng)所具有的性能，進(jìn)而創(chuàng)建出一種分布式控制系統(tǒng)，并使得這個(gè)系統(tǒng)能夠滿足當(dāng)前現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)與管理的需求。

關(guān)鍵詞：PLC連鑄切割機(jī)；控制系統(tǒng)；控制器；安全性

中圖分類號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）23-0116-02

連鑄切割機(jī)是指需要對(duì)連續(xù)澆鑄的鋼坯進(jìn)行切割。完成這個(gè)操作需要注意的問(wèn)題是：①切割過(guò)程中，被切割的鋼坯會(huì)一直處于向前移動(dòng)的狀態(tài)，只有切割槍與鋼坯同時(shí)向前移動(dòng)，保持同步，才可進(jìn)行有效操作和控制。②需要進(jìn)行連續(xù)澆鑄的鋼坯進(jìn)行長(zhǎng)度測(cè)量，掌握可供切割。本文針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題研制了PLC的連鑄切割機(jī)控制系統(tǒng)，希望能夠?yàn)轭愃频那懈钕到y(tǒng)提供參考。

1 PLC的優(yōu)點(diǎn)

具有自身優(yōu)勢(shì)的PLC長(zhǎng)時(shí)間被應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化的控制的核心領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了十分可靠的控制操作。具有以下突出的優(yōu)勢(shì)。

1.1 可靠性高，適應(yīng)性強(qiáng)

工業(yè)生產(chǎn)對(duì)控制設(shè)備具有較高的要求，尤其是安全和可靠。PLC是采用微電子進(jìn)行控制，同時(shí)采取一系列的屏蔽硬件進(jìn)行抗干擾，包括屏蔽、濾波、集中輸出、集中取樣、光電隔離等舉措，增強(qiáng)了設(shè)備的抗干擾能力，更適用于環(huán)境比較惡劣的工作場(chǎng)合。通常，當(dāng)PLC無(wú)故障時(shí)，可連續(xù)工作5萬(wàn)h。除此外，PLC還具有靈活的自我修復(fù)功能，可以及時(shí)自動(dòng)查找故障，診斷出PLC系統(tǒng)的硬件故障，其判斷速度迅速、準(zhǔn)確率高，有效保障了故障現(xiàn)場(chǎng)。

1.2 操作簡(jiǎn)易

PLC系統(tǒng)使用的編程語(yǔ)言為簡(jiǎn)單易懂的梯形語(yǔ)言，該語(yǔ)言形式主要通過(guò)點(diǎn)、線來(lái)表達(dá)，這與繼電器控制線路答案表達(dá)具有相似性，操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單，容易被該類工程的技術(shù)人員認(rèn)可和接受。

1.3 適用范圍廣

該系統(tǒng)的適用范圍廣泛，其主要技術(shù)領(lǐng)域涵蓋了多個(gè)方面，如生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控和管理、生產(chǎn)的順序調(diào)控、位置和過(guò)程控制、以及工業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)等方面。

2 標(biāo)特缺失

2.1 連鑄切割機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

連鑄切割機(jī)系統(tǒng)具有能夠連續(xù)的從連鑄機(jī)所拉出的鋼坯切割成為規(guī)定尺寸鋼坯的重要功能，從而實(shí)現(xiàn)更好更方便的輸送與吊運(yùn)，連鑄切割機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

在前面提到的第一個(gè)問(wèn)題中，連鑄切割機(jī)的切割系統(tǒng)通常安裝在大型車架上，在需要切割時(shí)將其降下來(lái)，壓在鋼坯的上方。鋼坯和大車機(jī)架兩者之間會(huì)有相當(dāng)程度的摩擦阻力產(chǎn)生，鋼坯的拖動(dòng)可將大車機(jī)架一起帶動(dòng)并向前位移，形成一定的連續(xù)性位移。使用完畢后，升起大車機(jī)架，將其與鋼坯分開(kāi)，并在電機(jī)的作用下驅(qū)動(dòng)大車實(shí)現(xiàn)前后的位移。

在前面的第二個(gè)問(wèn)題中，連鑄切割機(jī)安裝了2個(gè)絕對(duì)值式的編碼。第一個(gè)為MR-1，第二個(gè)為MR-2。MR-1的數(shù)值可以直接反映出大車機(jī)架所在的具體位置，不管是大車機(jī)架位置的變化是在什么樣的動(dòng)力下驅(qū)使的，MR-1的計(jì)數(shù)數(shù)值都會(huì)相應(yīng)地變化，計(jì)數(shù)范圍通常在0-9999內(nèi)；MR-2的數(shù)值變化由鋼坯的移動(dòng)產(chǎn)生，并且隨著它的變化而發(fā)生變化，其計(jì)數(shù)范圍一般都在0-1024內(nèi)。

2.2 連鑄切割機(jī)控制系統(tǒng)的硬件配置

所選擇的連鑄切割機(jī)在其操控方式與系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，要按照其配置所具有的相關(guān)要求，通過(guò)采用三菱公司所生產(chǎn)的Q系列PLC與A985GTo組合而成的連鑄切割機(jī)控制系統(tǒng)。三菱系列的硬件系統(tǒng)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今世界領(lǐng)先的可編程控制器之一，其運(yùn)算速度快，體積小，具有較高的性能，給控制系統(tǒng)在將來(lái)的擴(kuò)展中創(chuàng)造良好的發(fā)展條件。三菱公司所生產(chǎn)的A985GoT觸摸屏，和Q系列PLC兩者之間運(yùn)用公司內(nèi)部的總線連接，其傳輸?shù)乃俾蕵O其快捷，通過(guò)觸摸屏的使用，在一定程度上實(shí)現(xiàn)即時(shí)觀測(cè)連鑄切割機(jī)在運(yùn)行時(shí)所具備的功能。

3 連鑄切割機(jī)控制系統(tǒng)的軟件配置

3.1 MR-1、MR-2的數(shù)據(jù)處理方式

MR-1的數(shù)據(jù)處理方式為絕對(duì)值式的編碼器讀數(shù)，其數(shù)值隨著工作狀態(tài)的改變而改變。當(dāng)數(shù)值為0時(shí)，大車機(jī)架無(wú)任何操作；當(dāng)機(jī)架處于切割狀態(tài)時(shí)，MR-1的數(shù)據(jù)增大，大車機(jī)架向前位移。當(dāng)切割完成之后，大車機(jī)架要返回原點(diǎn)，MR-1數(shù)值就會(huì)減小。當(dāng)系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，只有在切割時(shí)，才會(huì)使大車機(jī)架向前位移。大車機(jī)架的位移距離通常小于10 000 m，主要原因在于切割的時(shí)間較短，且鋼坯位移的速度比較慢。在進(jìn)行鋼坯長(zhǎng)度測(cè)量的時(shí)候，用loom來(lái)作為MR-2數(shù)據(jù)的處理方式。每一次到達(dá)采樣周期的時(shí)間之后，就要把MR-2計(jì)數(shù)值存到數(shù)據(jù)資料寄存器D60中，來(lái)作為本次的采樣周期所形成的數(shù)據(jù)，同時(shí)要減去上一次采樣周期的數(shù)值，將結(jié)果存入數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寄存器D62內(nèi)。如果得到的數(shù)據(jù)差為正值。如果是正數(shù).就要把D62和D63相加，把得到的總和存入到D63中，D63中所存放的數(shù)值就是所測(cè)得鋼坯長(zhǎng)度的數(shù)值。如果是負(fù)值，就要把D62和常數(shù)1024加起來(lái)，得到的和就存到D62中，接著再把D62和D63加起來(lái)，得到的總和存到D63中。最后把D60中的數(shù)值存到D61中。

3.2 連鑄切割機(jī)的自動(dòng)切頭的工作原理

連鑄切割機(jī)自動(dòng)切頭的方式主要指的是在開(kāi)始運(yùn)行系統(tǒng)的時(shí)候，要把鋼坯頭部小段的不均勻鋼坯清理掉，一旦鋼坯移動(dòng)到了MR-2之后，MR-2久開(kāi)始計(jì)數(shù)，同時(shí)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的處理，D63內(nèi)的數(shù)值就是流出鋼坯測(cè)得的長(zhǎng)度。當(dāng)D63中的數(shù)值與L1加L2加D66再減L3相等之后，系統(tǒng)就開(kāi)始發(fā)出預(yù)壓的信號(hào)，這時(shí)候就要把大車機(jī)架降到預(yù)壓的區(qū)域。當(dāng)D63中的數(shù)值與Ll加L2加D66相等的時(shí)候，就要發(fā)出壓緊的命令，同時(shí)大車機(jī)架就再次下降到壓在鋼坯的上方位置。這時(shí)，1割槍與2切割槍從相對(duì)接的方向開(kāi)始切割，大車機(jī)架要隨著鋼坯的移動(dòng)而向前移動(dòng)到對(duì)點(diǎn)的位置，MR-1就可以開(kāi)始計(jì)數(shù)。一旦兩槍相遇，傳感器開(kāi)始有動(dòng)作時(shí)，1切割槍立即停止切割，并停在原地，2切割槍也停止切割，返回原切割槍的地點(diǎn)。當(dāng)看到MR-1計(jì)數(shù)值已經(jīng)反映出大車機(jī)架處與切頭臺(tái)車位置的時(shí)候，l切割槍就要重新再向前切割，一直到切割完成，發(fā)出壓緊的命令。這時(shí)候大車機(jī)架就要再一次下降到鋼坯上，并且壓在其上方，同時(shí)1切割槍與2切割槍從相對(duì)接的方向開(kāi)始切割，大車機(jī)架同時(shí)隨著粉俐坯的移動(dòng)而向前移動(dòng)，MR-1就開(kāi)始計(jì)數(shù)。一旦兩槍相遇，傳感器開(kāi)始有動(dòng)作時(shí)，2切割槍立即停止切割，返回原切割的地點(diǎn)，1切割槍還要繼續(xù)的向前切割，一直連續(xù)切割完畢后停止工作。

4 結(jié) 語(yǔ)

經(jīng)實(shí)踐證明，PLC系統(tǒng)操作起來(lái)可靠性高，自動(dòng)或者受手動(dòng)切換十分簡(jiǎn)單、靈活，被廣大用戶所接受，得到了廣大用戶的好評(píng)。為不斷完善PLC的功能，還需要工作人員在日常的生產(chǎn)中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，為PLC系統(tǒng)的完善創(chuàng)造更好的條件。希望本文能夠?yàn)轭愃频倪B鑄切割系統(tǒng)提供一定的參考價(jià)值。

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