重軌熱鋸機(jī)變速技術(shù)應(yīng)用

霍建，尹燕鵬，蘇德帥，趙麗娥（鞍鋼股份有限公司大型廠，遼寧 鞍山114021）

生產(chǎn)實(shí)踐

重軌熱鋸機(jī)變速技術(shù)應(yīng)用

霍建，尹燕鵬，蘇德帥，趙麗娥
（鞍鋼股份有限公司大型廠，遼寧 鞍山114021）

介紹了鞍鋼股份有限公司大型廠熱鋸機(jī)為滿足產(chǎn)品多樣化需要，實(shí)現(xiàn)熱鋸機(jī)變速功能的軟硬件配置情況，著重介紹了各種變速方案具體設(shè)計(jì)思想及優(yōu)缺點(diǎn)以及最終實(shí)施的方案。通過(guò)介紹PLC內(nèi)程序的編寫和SIEMENS數(shù)控器的設(shè)置，詳細(xì)闡述了變速技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理。

軌梁；熱鋸機(jī)；變速技術(shù)；Siemens數(shù)控器

鞍鋼股份有限公司大型廠是國(guó)內(nèi)少數(shù)生產(chǎn)鐵路用重軌的國(guó)有企業(yè)之一，年產(chǎn)量80萬(wàn)t。隨著國(guó)內(nèi)重軌需求量的下降，占生產(chǎn)品種95%的重軌產(chǎn)品比重也逐年下降。因此開(kāi)發(fā)軌梁產(chǎn)品新品種，開(kāi)拓除重軌外的其他軌梁類產(chǎn)品的市場(chǎng)顯得尤為重要。不同的軌梁類產(chǎn)品由于其斷面不同，要求熱鋸切割時(shí)的速度也不同。熱鋸切割時(shí)，要求斷面較大的產(chǎn)品比斷面較小的產(chǎn)品速度慢些，這就要求熱鋸機(jī)具有變速功能，根據(jù)生產(chǎn)產(chǎn)品的不同及時(shí)調(diào)整鋸切速度。本文重點(diǎn)闡述熱鋸機(jī)變速技術(shù)中電氣控制系統(tǒng)的改進(jìn)及軟硬件的詳細(xì)工作原理。

1　硬件配置

鞍鋼股份有限公司大型廠熱鋸機(jī)中控室采用1套德國(guó)西門子S7-300系列PLC，具體模板為：可編程序控制器：S7 315-2DP；電源模塊：PS 307 5A；數(shù)字量輸入模塊：DI16×DC24V；數(shù)字量輸出模塊：DO16繼電器輸出120V～。

由于改造利舊的原因，原機(jī)旁控制柜內(nèi)采用的西門子S7-200組成的獨(dú)立控制系統(tǒng)的硬件配置繼續(xù)使用，S7-200在下載了新的控制程序后，使其成為一個(gè)遠(yuǎn)程的IO站點(diǎn)，本質(zhì)功能上與西門子遠(yuǎn)程IO站，ET200M相同。進(jìn)鋸電機(jī)采用直流電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)器為西門子6RA70系列數(shù)控器，S7-200的數(shù)字量輸出通過(guò)驅(qū)動(dòng)繼電器的線圈，使其輔助接點(diǎn)吸合，數(shù)控器24V電源通過(guò)輔助接點(diǎn)接入數(shù)控器數(shù)字量輸入點(diǎn)內(nèi)，參與邏輯運(yùn)算控制［1］。

操作室安裝有選擇器、指示燈等電氣元件，直接接入位于操作室電氣柜內(nèi)的遠(yuǎn)程IO站ET200M輸入模塊上。

熱鋸機(jī)電氣系統(tǒng)框圖如圖1所示。

圖1　熱鋸機(jī)電氣系統(tǒng)框圖

2　變速技術(shù)方案

針對(duì)不同的生產(chǎn)工藝實(shí)際，設(shè)計(jì)出了不同的變速方案，而每種方案都各有其優(yōu)缺點(diǎn)。技術(shù)方案的選擇取決于產(chǎn)品類型對(duì)鋸切速度的工藝要求，以及資金、技術(shù)的投入，即取決于投入產(chǎn)出比或性價(jià)比。理想的選擇是在滿足工藝要求的前提下投入最小。各種方案比較如下。

2.1方案1

方案1框圖見(jiàn)圖2。

方案說(shuō)明：操作室增加模擬量旋鈕控制器，遠(yuǎn)程IO站ET200M增模擬量輸入模塊，操作人員通過(guò)模擬量旋鈕控制器，將速度模擬信號(hào)送入ET200M的模擬量輸入模塊中，中控室通過(guò)編程將模擬量給定信號(hào)輸出給機(jī)旁控制柜內(nèi)的S7-200的輸出模塊，數(shù)控器接收來(lái)自S7-200的模擬量信號(hào)，作為數(shù)控器速度選擇的給定信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)改變進(jìn)鋸速度。模擬量信號(hào)選擇4～20 mA信號(hào)，線性代表0～+100%的速度給定。

方案優(yōu)點(diǎn)：速度選擇范圍大，可實(shí)時(shí)調(diào)整所需進(jìn)鋸速度。

方案缺點(diǎn)：增加硬件投入，包括安裝旋鈕控制器、配置ET200M的模擬量輸入模塊、配置S7-200的模擬量輸出模塊、配線等；增加軟件編程，改變數(shù)控器內(nèi)部配置。

2.2方案2

方案2框圖見(jiàn)圖3。

圖3　方案2框圖

方案說(shuō)明：數(shù)控器增加CBP控制板，此控制板可以使6RA70數(shù)控器連接到通訊總線上，可以直接與S7-300進(jìn)行通訊，機(jī)旁控制柜內(nèi)增加1路通訊總線連接EM277和數(shù)控器的CBP板。S7-300內(nèi)編程將速度給定信號(hào)通過(guò)通訊總線直接送入數(shù)控器內(nèi)，改變進(jìn)鋸電機(jī)速度。

方案優(yōu)點(diǎn)：速度選擇范圍大，可實(shí)時(shí)調(diào)整所需進(jìn)鋸速度。

方案缺點(diǎn)：增加硬件投入，包括安裝旋鈕控制器、配置模擬量輸入模塊、配線等，不需要增加S7-200的模擬量輸出模塊；但S7-300內(nèi)編程量將大幅增加，改變數(shù)控器內(nèi)部配置。

2.3方案3

如圖1所示，操作室內(nèi)增加一個(gè)開(kāi)關(guān)，機(jī)旁控制柜內(nèi)增加一路變速連接線路，中控室S7-300內(nèi)簡(jiǎn)單編程。

方案優(yōu)點(diǎn)：軟硬件投入最少。

方案缺點(diǎn)：每增加1個(gè)變速開(kāi)關(guān)，可實(shí)現(xiàn)1級(jí)變速。

考慮到熱鋸機(jī)數(shù)控器無(wú)用于ProfibusDP通訊的CBP板，與S7-200之間為硬線連接；且目前生產(chǎn)品種只需要增加1個(gè)速度等級(jí)的實(shí)際情況，綜合以上方案，確定采用方案3。方案3的擴(kuò)展性強(qiáng)，5級(jí)以下的速度變速非常適用。本方案適合數(shù)控器不帶有CBP通訊板、且變速等級(jí)少的應(yīng)用場(chǎng)合。

3　軟件配置

3.1 PLC配置

目前重軌產(chǎn)品在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中還占有很大的比重，熱鋸大多數(shù)時(shí)候需要工作在全速 （100%）狀態(tài)，在操作臺(tái)增加“熱鋸機(jī)變速”開(kāi)關(guān)后，數(shù)字量輸入點(diǎn)進(jìn)入PLC內(nèi)。PLC內(nèi)部程序配置圖如圖4所示。當(dāng)沒(méi)有“熱鋸機(jī)變速”信號(hào)時(shí)，“熱鋸機(jī)數(shù)控器啟?！毙盘?hào)Q0.0和“熱鋸機(jī)變速”信號(hào)Q0.3同時(shí)為“1”狀態(tài)；一旦“熱鋸機(jī)變速”信號(hào)工作在“1”狀態(tài)時(shí)，“熱鋸機(jī)變速”信號(hào)Q0.3則為“0”狀態(tài)。

圖4　PLC內(nèi)部程序配置圖

3.2數(shù)控器配置

數(shù)控器數(shù)字量輸入功能圖見(jiàn)圖5。從圖1和圖5看出，“熱鋸機(jī)變速”信號(hào)Q0.3從數(shù)控器36號(hào)端子輸入到B0010也就是B10連接器；“熱鋸機(jī)啟停”信號(hào)Q0.0從數(shù)控器37號(hào)端子輸入到B0012也就是B12連接器。

數(shù)控器固定值給定功能圖見(jiàn)圖6。從圖中可以看出，當(dāng)P430.7和P430.8同時(shí)為“1”時(shí)，連接器K209中的數(shù)據(jù)為 P431.7和 P431.8的和；當(dāng)P430.7為 “0”時(shí)，連接器K209的數(shù)據(jù)只來(lái)源于P431.8。K401和K402是兩個(gè)固定值連接器，分別由P401和P402參數(shù)輸入固定值。設(shè)置P401= 50%；P402=50%；由圖6所示，組成速度設(shè)定選擇，P431.7=K402，P431.8=K401；P430.7=B10，P430.8= B12；完成此設(shè)定后，相當(dāng)于P430.7=50%，P430.8= 50%，P431.7=Q0.3（變速），P431.8=Q0.0（啟停）。當(dāng)Q0.3（變速）和Q0.0（啟停）同時(shí)為“1”時(shí)，連接器K209為 100%；當(dāng)Q0.3（變速）為“0”和Q0.0（啟停）為“1”時(shí)，連接器K209為50%。

數(shù)控器主給定處理功能圖見(jiàn)圖7。從圖中可以看出，將主速度設(shè)定 （Main setpoint）參數(shù)P644= K209，至此數(shù)控器內(nèi)部速度給定數(shù)據(jù)配置完畢。

3.3應(yīng)用效果

方案3實(shí)施以來(lái)，取得了良好的工作效果，

圖5　數(shù)控器數(shù)字量輸入功能圖

圖6　數(shù)控器固定值給定功能圖

圖7　數(shù)控器主給定處理功能圖

實(shí)施前、后對(duì)比情況如表1所示。

在鋸切效果方面，新方案實(shí)施后，由于應(yīng)用了變速技術(shù)，滿足了生產(chǎn)槽型軌和120方鋼的一次性切斷要求，并且鋸片的磨損程度顯著降低，鋸片的使用壽命提高，更換鋸片時(shí)間減少，因此生產(chǎn)消耗時(shí)間減少。

表1　熱鋸變速技術(shù)應(yīng)用效果對(duì)照表

在鋸切效果方面，變速技術(shù)應(yīng)用后，滿足了槽型軌和120方鋼的一次性切斷要求，且鋸片磨損程度顯著降低，鋸片使用壽命提高，更換鋸片消耗生產(chǎn)時(shí)間消耗減少。

4　結(jié)語(yǔ)

熱鋸機(jī)變速功能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用以來(lái)，為開(kāi)發(fā)多樣性產(chǎn)品提供了保障。操作簡(jiǎn)便，功能可靠，可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，滿足了產(chǎn)品鋸切變速的需求。根據(jù)目前新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度的要求，未來(lái)還需要再增加一個(gè)或兩個(gè)調(diào)速等級(jí)。

［1］江良勝．西門子6RA70數(shù)字量傳動(dòng)系統(tǒng)在中板生產(chǎn)線的應(yīng)用［J］．冶金動(dòng)力，2009（2）：78-81.

（編輯 袁曉青）

Application of Transmission Technology for Hot Sawing Machine during Cutting Heavy Rail

Huo Jian，Yin Yanpeng，Su Deshuai，Zhao Lie
（Heavy Section Mill of Angang Steel Co.，Ltd.，Anshan 114021，Liaoning，China）

The software and hardware configurations for the hot sawing machine with variable speed function in Heavy Section Mill of Angang Steel Co.，Ltd.for meeting requirements for product diversification were introduced.Particularly specific design ideas for all kinds of variable speed outlines and their corresponding advantages and disadvantages as well as the implemented final solution were explained so that transmission function of hot sawing machine was realized. The concrete design ideas of various transmission schemes and their advantages and disadvantages as well as the scheme implemented in the end were introduced.The principle of variable speed technology which can be available was discussed in detail by introducing the programming of PLC internal programs and the installation of SIEMENS digital controllers.

rail beam；hot sawing machine；transmission technology；Siemens numerical ontrol unit

TG333

A

1006-4613（2016）04-0058-05

霍建，碩士，工程師，2007年畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)控制理論與控制工程專業(yè)。E-mail：huojian9999@163.com

2015-12-22