基于紅外定尺、稱重補(bǔ)償?shù)倪B鑄機(jī)火焰切割自控系統(tǒng)

一、概述 　　萊鋼煉鋼廠矩形坯連鑄機(jī)原采用編碼器測長方式進(jìn)行鋼坯切割，編碼器易出現(xiàn)故障，生產(chǎn)過程中，現(xiàn)場的高溫環(huán)境使維修工無法對出現(xiàn)故障的編碼器進(jìn)行修復(fù)，只能由人工目測長度對鋼坯進(jìn)行切割，造成誤差較大，不利于準(zhǔn)確控制鋼坯的長度，導(dǎo)致鋼坯的實際重量與理論的重量誤差很大。每根鋼坯的重量不一致會導(dǎo)致鋼坯軋制時成材率低，造成不必要的浪費(fèi)。因此決定用基于紅外定尺、稱重補(bǔ)償?shù)幕鹧媲懈钭钥叵到y(tǒng)對原有的系統(tǒng)進(jìn)行改造?；诩t外定尺、稱重補(bǔ)償?shù)幕鹧媲懈钭钥叵到y(tǒng)可分為紅外定尺、稱重補(bǔ)償、火焰自動切割三個子系統(tǒng)。紅外定尺子系統(tǒng)采用湖南衡陽鐳目公司生產(chǎn)的紅外攝像系統(tǒng)來測量鋼坯長度；稱重補(bǔ)償子系統(tǒng)利用中型軋機(jī)爐前稱進(jìn)行稱重，并編制補(bǔ)償程序進(jìn)行補(bǔ)償；火焰切割子系統(tǒng)采用SLC500PLC自動控制火焰切割機(jī)裝置進(jìn)行鑄坯切割。工藝如圖一所示： 二、硬件配置 1、紅外定尺子系統(tǒng) 　　根據(jù)該矩形坯連鑄機(jī)的控制規(guī)模,選用湖南衡陽鐳目公司生產(chǎn)的紅外定尺系統(tǒng)RAM9806。其中攝像控制儀作為現(xiàn)場控制設(shè)備,研華IPC-610工控機(jī)做為監(jiān)視器,根據(jù)定尺規(guī)格選用兩個工業(yè)攝像鏡頭，選用PCL1503轉(zhuǎn)換板作為紅外攝像控制儀和美國AB公司DI模板的BCD碼轉(zhuǎn)換接口。硬件組態(tài)圖二所示： 　　說明：為提高精度，使用兩個攝象頭，將調(diào)焦線和信號線通過調(diào)焦板接到圖象處理卡，通過軟件進(jìn)行處理，然后將計算到的鋼坯實際長度通過I/O卡輸出，并經(jīng)PCL1503進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換和I/O板信號放大，分別接到SLC500的輸入模板，這樣就將鋼坯的實際長度信號傳送到SLC500，然后在SLC500內(nèi)完成整個切割動作。 為保證測量的準(zhǔn)確度，需對鋼坯的長度進(jìn)行準(zhǔn)確的標(biāo)定，然后在監(jiān)控軟件上將長度按照實際的標(biāo)定好。 2、稱重補(bǔ)償子系統(tǒng) 該子系統(tǒng)選用美國AB公司遠(yuǎn)程塊I/O模塊，將鋼坯的重量信號由三菱模板通過遠(yuǎn)程塊I/O模板，傳送到公用PLC。 3、火焰自動切割子系統(tǒng) 　　火焰自動切割機(jī)PLC系統(tǒng)的硬件配置（三套，配置相同僅圖示一套）由1塊電源模板（1746-P2）、一塊CPU（SLC5/04）、5塊16點(diǎn)數(shù)字量輸入模板（1746-ITB16 1塊，1746-IB16 4塊）及4塊16點(diǎn)數(shù)字量輸入模板（1746-OW16 2塊、1746-OB16 2塊）組成。配置圖見圖三： 　　此外，該P(yáng)LC系統(tǒng)還通過CPU上的DH+通道與基礎(chǔ)級自控系統(tǒng)主PLC（公司PLC5/40E）上的通道CH1接口A相連從而構(gòu)成了傳輸速率高的DH+（data highway plus）網(wǎng)?；鹎袡C(jī)自控系統(tǒng)與基礎(chǔ)級自控系統(tǒng)之間的通訊數(shù)據(jù)就通過該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。 三、控制功能 1、紅外定尺 　　首先從畫面和操作臺上設(shè)定好定尺，畫面上的定尺設(shè)定和操作臺上的定尺設(shè)定是一致的，然后將轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“紅外定尺測長”，并按下畫面上的“控制”按鈕，表示紅外攝像系統(tǒng)進(jìn)入了鋼坯的測量狀態(tài)，當(dāng)鋼坯頭進(jìn)入了攝像鏡頭的視野范圍，此時紅外攝像系統(tǒng)發(fā)出鋼坯長度信號（鋼坯長度信號為16位BCD碼），鋼坯長度信號送至各流的DI模板，此長度信號再經(jīng)通訊傳送到各自的切割PLC。 當(dāng)鋼坯長度大于“定尺長度”減去100mm時，發(fā)出預(yù)壓信號； 當(dāng)鋼坯長度大于“定尺長度”時，發(fā)出主壓信號，即切割信號 2、稱重補(bǔ)償 　　從主控室畫面上輸入設(shè)定定尺、設(shè)定重量，實際重量由中型爐前稱稱量后，重量信號經(jīng)由四號機(jī)出坯操作室的遠(yuǎn)程通訊模板傳送到公用PLC，此時所稱重的屬于哪一流的，由出坯室的操作工進(jìn)行選擇，然后鋼坯重量經(jīng)通訊傳送到相應(yīng)的流PLC，完成補(bǔ)償功能。 3、火焰自動切割 　　火焰切割機(jī)系統(tǒng)接收到火焰自控系統(tǒng)PLC發(fā)出的預(yù)壓信號、主壓信號，即做出相應(yīng)的動作，該機(jī)工作時通過氣壓裝置壓緊鑄坯來帶動切割機(jī)作運(yùn)行，并由切槍作橫向平移運(yùn)動來完成切割。 四、控制原理 1、紅外定尺 　　在拉鋼前,將定尺設(shè)定好,定尺信號傳至SLC500；實際鋼坯長度由攝象系統(tǒng)VS710測量，經(jīng)PROFIBUS-DP通訊，送到I/O板，經(jīng)DO輸出 ，將鋼坯長度信號（BCD碼）送到SLC500；實際長度與設(shè)定定尺進(jìn)行比較：當(dāng)實際長度>設(shè)定定尺(mm)-100mm時預(yù)壓；當(dāng)實際長度>設(shè)定定尺(mm)時主壓，切割開始，所有的切割在SLC500內(nèi)完成。 2、稱重補(bǔ)償 　　采用自動稱量，人工干預(yù)的方式，在非熱送方式進(jìn)行抽檢時方便實用。利用中型爐前稱進(jìn)行稱重，在拉鋼之前，在主控室輸入每流設(shè)定重量，對應(yīng)每一流有設(shè)定重量輸入框，輸入設(shè)定重量。實際重量由三菱PLC經(jīng)接線（BCD碼）接至出坯塊I/O（塊I/O是一種遠(yuǎn)程模塊），經(jīng)通訊送到公用PLC，顯示到上位機(jī)；同時這根鋼坯屬于哪一流由熱送操作室或出坯操作室人工觀測，有三個按鈕分別代表一流、二流、三流，若是一流，按下一流按鈕，此信號也顯示到上位機(jī)；然后由主控室操作工點(diǎn)擊確認(rèn)按鈕，送到鑄流PLC； 稱重補(bǔ)償：（設(shè)定重量-實際重量）/實際重量=（實際定尺-設(shè)定定尺）/設(shè)定定尺，計算出實際定尺，此信號送到SLC500。 3、火焰自動切割 　　火焰自動切割工作分為：切頭、正常切割及切尾三種。 切頭：用于生產(chǎn)伊始的鑄坯頭部切割。 　　1、選擇“半自動”方式，切頭位置由人工目測決定。 　　2、按下“預(yù)壓”按鈕，當(dāng)鑄坯運(yùn)行至切頭位置時，按下“主壓”按鈕，切割機(jī)壓緊鑄坯并與之同步運(yùn)行，同時切槍預(yù)熱并高速接近鑄坯。 　　3、轉(zhuǎn)換為“自動”方式，火切機(jī)將自動以切割速度進(jìn)行切割。 　　4、切割完畢后，自動取消“主壓”操作，切割機(jī)自動與鑄坯脫離，切槍自動返回原位。 正常切割：用于生產(chǎn)過程中的正常鑄坯切割。 　　1、“自動”方式，當(dāng)鑄坯運(yùn)行至距定尺300mm時，自動進(jìn)行“預(yù)壓”操作。 　　2、鑄坯運(yùn)行至定尺位置時，自動進(jìn)行“主壓”操作，切割機(jī)壓緊鑄坯并與之同步運(yùn)行，同時切槍預(yù)熱并高速接近鑄坯。 　　3-4同切頭程序的3-4。 切尾：用于生產(chǎn)末期的尾坯切割 五、使用情況 該系統(tǒng)自投運(yùn)以來運(yùn)行穩(wěn)定可靠，提高了測長準(zhǔn)確度，穩(wěn)定性，并通過稱重補(bǔ)償提高了成材率，并且具有控制功能強(qiáng)，操作方式靈活多樣的優(yōu)點(diǎn)；同時減少了工人的勞動強(qiáng)度，減小了維護(hù)量，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。 參考文獻(xiàn) [1] <<紅外自動定尺控制系統(tǒng)安裝維護(hù)手冊>> 湖南省衡陽市鐳目科技開發(fā)公司 [2] PLC-5 編程軟件編程手冊/指令集 作者簡介：裴常明（1977-），男，工程師，主要從事工業(yè)控制及工業(yè)自動化的設(shè)計與開發(fā)工作。 聯(lián)系方法： 地址：山東萊鋼自動化部鋼區(qū)車間 郵編：271104 電話：0634-6823278 E-mail:pcm5@sohu.com