模擬量在連鑄機火焰切割機的應(yīng)用

郭艷慶 郭春江

(安陽鋼鐵股份有限公司 第二煉鋼廠，河南 安陽 455004)

1 問題提出

隨著鋼鐵行業(yè)競爭日益激烈，鋼鐵企業(yè)低成本運行和設(shè)備自動化程度的提高愈發(fā)顯得重要，我廠立足節(jié)約綜合成本，在連鑄機應(yīng)用定尺定重火焰切割系統(tǒng)，提高了連鑄機的自動化程度，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恢復(fù)到初始位置，才能進行下一根鑄坯的切割。并且機械限位安裝環(huán)境溫度高，不但降低了機械限位使用壽命，而且容易造成鑄坯不能夠滿足工藝要求，造成廢品。針對之一問題，我們深入研究，力求用PLC程序替代機械限位，解決存在的缺陷。

2 火焰切割系統(tǒng)概述

我廠連鑄機的鑄坯切割利用的是煤氣火焰切割系統(tǒng)，同時與一套稱重系統(tǒng)配套使用，其中包括plc、液壓缸、計算機、攝像頭、切割機等多種配套設(shè)施，涵蓋了機械、液壓、計算機、電氣、測控等多類技術(shù)知識，是一個比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。在連鑄機生產(chǎn)過程中，稱重系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的鑄坯重量，換算成鑄坯長度值，通過紅外線攝像頭對鑄坯的長度進行跟蹤測量，當鑄坯長度達到定重要求時，稱重系統(tǒng)向火焰切割系統(tǒng)plc發(fā)出信號，切割小車抱夾裝置動作夾緊鑄坯，切割小車與鑄坯同步運行，同時火焰切割機開始切割鑄坯，當鑄坯切割完畢，切割小車碰撞機械限位開關(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)場設(shè)備運行分析，機械限位開關(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，所以機械限位成為火焰切割系統(tǒng)長壽命運行的瓶頸。傳統(tǒng)理念中，技術(shù)人員會選擇能抗極惡劣環(huán)境的限位來替代原部件，但是性能好的限位價格要偏高，增加了設(shè)備運行成本。經(jīng)過仔細分析，最終技術(shù)人員利用三菱PLC模擬量程序替代了機械限位，克服了機械限位的壽命瓶頸，顯著提高了設(shè)備運行質(zhì)量，節(jié)約了設(shè)備運行成本。

3 改造方案

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

根據(jù)連鑄機參數(shù)可知，機械限位距離切割小車原位1300mm。眾所周知，位移等于速度在時間上的積分。由于鑄機生產(chǎn)過程中鑄坯速度變化很小，因此近似認為在一秒之內(nèi)鑄坯的速度是不變的，每前進一秒，位移累加一次，當總位移等于或大于1300mm時，經(jīng)過PLC內(nèi)部計算并發(fā)出信號，切割小車抱夾裝置松開，切割小車返回原位，一個切割過程結(jié)束。

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

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

（2）數(shù)據(jù)計算過程：PLC將實時速度信號轉(zhuǎn)換成浮點數(shù)存儲在D32中，應(yīng)用浮點數(shù)除法運算，將拉速浮點數(shù)除以60秒，結(jié)果存儲在D90中；應(yīng)用浮點數(shù)累加功能，把每秒的浮點數(shù)累加并將結(jié)果存儲在D94存儲器中。將D94中的浮點數(shù)轉(zhuǎn)換成整數(shù)存儲到D112中并不斷與行程設(shè)置K592比較。

（3）數(shù)據(jù)比較過程：當切割小車行走的距離等于或大于預(yù)先設(shè)置的K592時，軟元件M15、M16動作； PLC輸出點Y017動作，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

本次改造實現(xiàn)了預(yù)期目標，此方案不但節(jié)省了機械限位，降低了設(shè)備運行費用，而且還提高連鑄機自動化程度，降低了職工的勞動強度。

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

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