淺析型鋼碼垛機(jī)自動(dòng)收集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

【摘要】在鋼鐵企業(yè)中，型鋼碼垛機(jī)由于工作效率高，往往被應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。型鋼碼垛機(jī)自動(dòng)收集系統(tǒng)實(shí)際上是一種專門用來對(duì)型材進(jìn)行精整碼垛的自動(dòng)化型鋼碼垛包裝收集系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是由以下幾個(gè)部分組成：自動(dòng)碼垛機(jī)、自動(dòng)打捆機(jī)、自動(dòng)成形裝置和以PLC為基礎(chǔ)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。通過運(yùn)行，我們得出了如下的結(jié)論：該套系統(tǒng)是可以適應(yīng)于型鋼連軋的生產(chǎn)節(jié)奏和不同規(guī)格、尺寸的變化范圍的，其最明顯的特點(diǎn)就是自動(dòng)化、智能化和高效率等，在這樣的系統(tǒng)的幫助下，使工作質(zhì)量和速度都有所提高，所以有較好的應(yīng)用前景。本文主要是對(duì)該系統(tǒng)做一個(gè)簡單的介紹，主要是想讓更多的工程技術(shù)人員，把握其工作原理，以及更好地將其應(yīng)用于實(shí)際的生產(chǎn)和生活中。

【關(guān)鍵詞】型鋼碼垛機(jī)；自動(dòng)收集系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)

1.引言

在我們軋鋼工作越來越現(xiàn)代化的背景下，軋鋼工藝也在變得越來越先進(jìn)。型鋼經(jīng)定尺冷剪或冷鋸剪切后會(huì)慢慢地送入到成品收集系統(tǒng)中，進(jìn)行相應(yīng)的碼垛、包裝(打捆）、稱重、以及掛標(biāo)牌等一系列的工作流程，并最后把它放進(jìn)成品區(qū)。為了使連軋的生產(chǎn)工序和節(jié)奏變得井然有序，減少勞動(dòng)力成本，并且使制成品的包裝質(zhì)量得到提升，連軋鋼廠已經(jīng)慢慢地開始利用自動(dòng)碼垛和自動(dòng)打捆設(shè)備來進(jìn)行施工。

我國首條國產(chǎn)型材連軋生產(chǎn)線誕生于上海寶鋼集團(tuán)，是由其型鋼連軋廠最早生產(chǎn)的，創(chuàng)造了國內(nèi)的多個(gè)紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)了型鋼生產(chǎn)的全自動(dòng)收集，型鋼碼操包裝收集系統(tǒng)在我國有里程碑式的意義。自動(dòng)碼垛和自動(dòng)打捆設(shè)備均具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，在其中應(yīng)用廣泛，能夠適應(yīng)型鋼連軋的生產(chǎn)需求，滿足不同的生產(chǎn)要求，符合多層次的尺寸變化需求，以便完成對(duì)型鋼的碼操包裝，其型鋼自動(dòng)打捆機(jī)、型鋼自動(dòng)成形裝置及自動(dòng)控制系統(tǒng)都是通過985高校和自動(dòng)科學(xué)研究院所來完成的。在本文中，筆者主要是對(duì)該系統(tǒng)的構(gòu)成、工作原理、核心設(shè)備及其自動(dòng)控制等方面的情況做一些初步的介紹。

2.系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

上海市的寶鋼型鋼連軋廠的型鋼碼包裝收集系統(tǒng)主要就包括了自動(dòng)碼垛、自動(dòng)打捆和收集等3個(gè)工作區(qū)。

3.自動(dòng)碼垛機(jī)設(shè)備

該收集系統(tǒng)采用了邯鄲鋼鐵集團(tuán)設(shè)計(jì)的電磁式液壓自動(dòng)碼垛機(jī)。主要組成部分有：輸入鏈、分組鏈和碼垛等。具體的，自動(dòng)碼垛機(jī)必須要由PLC進(jìn)行控制，當(dāng)然也可以手動(dòng)進(jìn)行操作。

4.型鋼碼垛機(jī)工作原理與設(shè)備

該主動(dòng)打捆裝置主要是利用了大連理工大學(xué)自行研發(fā)的型鋼自動(dòng)打捆機(jī)。其基本組成結(jié)構(gòu)有主機(jī)、導(dǎo)絲架和操作臺(tái)等。而這其中，我們的操作臺(tái)是放置在操作室中的。其實(shí)，該型鋼打捆機(jī)就是一種比較典型的工業(yè)機(jī)器人，其捆扎一個(gè)道次，所需要的時(shí)間不會(huì)超過10s。一般來說，收集系統(tǒng)會(huì)在同一時(shí)刻采用兩臺(tái)自動(dòng)打捆機(jī)配合使用，型鋼捆扎產(chǎn)量會(huì)達(dá)到250t/h以上。

5.型鋼碼垛機(jī)控制系統(tǒng)

5.1系統(tǒng)組成

為了達(dá)到型鋼精整包裝的自動(dòng)化的目的，我們一定要對(duì)自動(dòng)打捆機(jī)、輥道、預(yù)成形裝置等進(jìn)行綜合思考，并同時(shí)設(shè)計(jì)出型鋼包裝自動(dòng)控制系統(tǒng)，具體的結(jié)構(gòu)如圖5-1所示，在圖1中，含有2臺(tái)自動(dòng)打捆機(jī)（B1、B2)、3個(gè)自動(dòng)成形裝置（F1-F3)，還有電機(jī)輥道組件(R1-R11)以及用來進(jìn)行系統(tǒng)測量控制的光電開關(guān)(K1-K5)與帶旋轉(zhuǎn)光電編碼盤的測位機(jī)構(gòu)（M1、M2)。

5.2控制流程與基本的系統(tǒng)功能

在我們對(duì)上面的情況進(jìn)行了全面了解的基礎(chǔ)上，我們設(shè)計(jì)了以SIEMENSS7CPU226的PLC為基礎(chǔ)的自動(dòng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)和兩臺(tái)自動(dòng)打捆機(jī)的控制PLC及其觸摸屏TP7形成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，從而可以用來完成型鋼包裝收集系統(tǒng)的控制工作，下面的圖2是其具體的系統(tǒng)的控制流程，圖中只給出了4個(gè)道次的型鋼鋼捆捆扎的情況，其他的也是同樣的原理。(1)對(duì)打捆方案予以自動(dòng)地確定(主要是使用某一臺(tái)或兩臺(tái)打捆機(jī))；(2)對(duì)長度進(jìn)行自動(dòng)測量，并初步定下捆扎的道次數(shù)；(3)自動(dòng)開展鋼捆定位和預(yù)成形工作；(4)與打捆機(jī)通訊，做好自動(dòng)打捆工作；(5)把操作功能考慮進(jìn)去，有助于各種規(guī)格和捆扎要求的半自動(dòng)捆扎。

按照國家相關(guān)部門的具體的標(biāo)準(zhǔn)及用戶的實(shí)際要求，我們可以對(duì)6-9m鋼捆自動(dòng)均勻捆扎4道，對(duì)9-12m鋼捆均勻捆扎5道，對(duì)12m鋼捆均勻捆扎6道，同時(shí)還可以確保捆結(jié)距頭尾距離在500-800mm(可以根據(jù)用戶的要求調(diào)整)之內(nèi)。同時(shí)還可以自動(dòng)處理自動(dòng)打捆機(jī)碼兩垛6m捆，也可以使用半自動(dòng)的思路，由人工進(jìn)行輥道、預(yù)成形和打捆共同來控制，以達(dá)到完成各種特殊打捆方案的目的。

除此之外，該收集系統(tǒng)還對(duì)打捆包裝后鋼捆的分組收集情況予以了充分的考慮。它通過吊車收集進(jìn)入到了成品區(qū)。

6.結(jié)束語

在本文中，筆者主要是就一種集自動(dòng)碼垛、自動(dòng)測量長度、定位、預(yù)成形、打捆包裝及等多功能為一體的型鋼碼垛收集系統(tǒng)展開了全面的闡述，該系統(tǒng)已經(jīng)在上海寶鋼集團(tuán)的型鋼連軋廠連續(xù)運(yùn)行了三年，它不僅可以用來自動(dòng)適應(yīng)和完成各種規(guī)格型鋼的碼垛工作，而且還極大地減少了鋼捆捆扎的定位誤差，大大降低了原本的人工操作誤差，由原來的300-500nm降低到了100nm以下，這對(duì)工藝成熟有重要意義，能夠提高包裝的質(zhì)量，將工作效率提高了四成，使實(shí)際應(yīng)用效率得到了改善。國內(nèi)產(chǎn)量在三十萬噸以下的型材連軋廠的精整工藝都能夠使用該工藝，此系統(tǒng)得到了有效地推廣，能夠在精整工藝改造中發(fā)揮重要的作用?？偠灾撛O(shè)備的實(shí)際使用效果突出，得到了廣泛的認(rèn)可。

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