鋸切軋件自動(dòng)控制系統(tǒng)

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     摘 要：鋸切軋件自動(dòng)控制系統(tǒng)作為鋸切加工中的主要組成部分，采用先進(jìn)的可編程控制與診斷技術(shù)和電氣控制技術(shù)相結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼材的自動(dòng)加工。本文介紹了該鋸切機(jī)的工藝流程、工藝要求，并給出了控制系統(tǒng)硬件配置圖和程序流程圖。該鋸切機(jī)采用西門(mén)子S7-300為控制器，使型材鋸切過(guò)程的自動(dòng)化程度高，鋸切控制系統(tǒng)性能穩(wěn)定，可顯著提高工件加工的精確度。  　　關(guān)鍵詞：鋸片 定尺切割 軋制 PLC控制  　　  　　由于鋸切軋件產(chǎn)品隨著市場(chǎng)需求的增加、鋼材斷面質(zhì)量要求的提高，同時(shí)老式的鋸切設(shè)備鋸切速度低，工作環(huán)境差，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，由于設(shè)備及鋸片等方面的原因，經(jīng)常出現(xiàn)型材斷口切斜、毛刺飛邊超標(biāo)等質(zhì)量問(wèn)題，鋸片單次鋸切壽命較低(平均300t以下)，造成停機(jī)換片頻繁，嚴(yán)重地影響了軋制生產(chǎn)的連續(xù)性。另外，鋸片在使用過(guò)程中還經(jīng)常出現(xiàn)糊齒、裂紋等現(xiàn)象，既影響生產(chǎn)效率，也給生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的安全帶來(lái)了一定隱患。本文介紹的鋸切機(jī)是用以取代生產(chǎn)效率較低的老式控制系統(tǒng)鋸切型材設(shè)備，使鋸片鋸切壽命和鋸切質(zhì)量都有了很大提高。  　　一、工藝流程  　　鋸切是在軋鋼過(guò)程中的一個(gè)收尾環(huán)節(jié)。首先鋼坯由入爐輥道經(jīng)過(guò)上料臺(tái)送入步進(jìn)式加熱爐。加熱爐采用煤氣作為燃料。根據(jù)坯料的性能、種類(lèi)要求的不同，調(diào)節(jié)爐內(nèi)煤氣的流量使坯料由進(jìn)爐到出爐這一過(guò)程達(dá)到所要求的軋制溫度。  　　紅色的坯料經(jīng)過(guò)出爐輥道到達(dá)軋機(jī)，軋機(jī)在這里屬于第一道軋制工序。調(diào)換不同孔型的軋輥及調(diào)節(jié)軋輥之間的距離，使得坯料達(dá)到預(yù)先的形狀、大小完成開(kāi)坯的工作。  　　有的鋼體原材料由于硬度高，在軋制過(guò)程中又損失一部分熱量，易造成鋼頭的裂紋，影響到鋼的軋制質(zhì)量。為了消除這種影響，在軋機(jī)后安置了切頭剪。  　　以上的開(kāi)坯準(zhǔn)備工作完成后，軋件達(dá)到了往復(fù)式WF軋機(jī)。這種軋機(jī)采用了水平安裝平、立、平、立、平，五個(gè)軋輥?？刂葡到y(tǒng)全由計(jì)算機(jī)程序操作，根據(jù)不同的軋制程序調(diào)節(jié)軋輥之間的距離及導(dǎo)衛(wèi)系統(tǒng)，充分的了解模具鋼的棱角問(wèn)題，較好的達(dá)到了高精度的90度棱角。  　　根據(jù)廠家對(duì)鋼料長(zhǎng)短尺寸的需求，以及鋸切的表面要保證光滑、平整，采用了帶有定尺機(jī)的熱摩擦鋸。當(dāng)坯料達(dá)到鋸前由水平垂直夾緊裝置夾緊坯料，然后自動(dòng)鋸切完成快速進(jìn)鋸→負(fù)載進(jìn)鋸→鋸切終了→快速返回，四個(gè)切割過(guò)程。而這些控制過(guò)程都是由直流控制器進(jìn)行控制。而直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制是由PLC為直流控制器輸出一個(gè)給定的速度模擬信號(hào)，由直流控制器對(duì)直流他勵(lì)電機(jī)進(jìn)行速度閉環(huán)調(diào)節(jié)控制，從而保證了切割線速度。而熱鋸的擺臂及垂直夾緊由PLC進(jìn)行矢量位移式閉環(huán)控制，這樣就較穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自動(dòng)控制。  　　經(jīng)過(guò)熱鋸的切割軋件成品達(dá)到冷床，等待下一部的深加工，完成了整個(gè)的生產(chǎn)過(guò)程。  　　二、控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)  　　系統(tǒng)主要有自動(dòng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)量輸入量和輸出量。根據(jù)統(tǒng)計(jì)該系統(tǒng)需要72個(gè)輸入量和34個(gè)輸出量。再考慮留有15%的輸入、輸出點(diǎn)余量，實(shí)際選用6塊16點(diǎn)數(shù)字輸量輸入模塊SM321，4塊16點(diǎn)數(shù)字輸出模塊SM322，共計(jì)96個(gè)輸入點(diǎn)和64個(gè)輸出點(diǎn)。S7-300PLC是本控制系統(tǒng)的核心，它完成所有開(kāi)關(guān)量輸入、輸出型號(hào)的處理。在控制系統(tǒng)中為了完成對(duì)型材鋸切長(zhǎng)度的控制和主鋸切機(jī)前進(jìn)或者后退的控制，選用CPU314。本控制系統(tǒng)中為了實(shí)現(xiàn)對(duì)鋸切長(zhǎng)度的控制和主鋸切機(jī)前進(jìn)或者后退的控制選用了一塊計(jì)數(shù)模板，F(xiàn)M350―2，該模塊帶8個(gè)通道，用于和24V增量編碼器配合使用。  　　三、鋸切識(shí)別動(dòng)作的執(zhí)行  　　現(xiàn)場(chǎng)軋件的位置檢測(cè)由熱金屬檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)并輸入PLC，由PLC完成邏輯判斷，而后PLC輸出控制信號(hào)給各個(gè)控制器，控制器控制各個(gè)執(zhí)行元件動(dòng)作，達(dá)到控制要求。  　　1.軋件從鋸切的前一工序區(qū)域橫向移入鋸切區(qū)域后，經(jīng)RJ0測(cè)得后，鋸前BP輥道高速轉(zhuǎn)動(dòng)。  　　2.軋件在到達(dá)RJ1后，要求鋸前BP輥道低速轉(zhuǎn)動(dòng)， RJ1只是在軋件的頭部或尾部達(dá)到時(shí)起作用。  　　3.軋件的頭部到達(dá)RJ2時(shí)，鋸前BP輥道停止。  　　4.軋件頭部到達(dá)RJ3時(shí)，鋸前BP輥道低速運(yùn)行，且定尺擋板落下，定尺擋板上的常開(kāi)點(diǎn)被軋件撞擊閉合后，鋸前BP輥道停止運(yùn)行。  　　5.軋件的尾部到達(dá)RJ4時(shí)，鋸前后輥道停止運(yùn)行。  　　6.若RJ4有信號(hào)，而且RJ5已有信號(hào)，則可切尾，否則因不足4米作放棄不要處理。  　　7.確認(rèn)鋸切的類(lèi)型后，設(shè)計(jì)了夾緊機(jī)構(gòu)將軋件夾緊，以免鋸切過(guò)程中軋件振動(dòng)，損壞鋸片。鋸切動(dòng)作執(zhí)行完畢后，軋件夾緊機(jī)構(gòu)要松開(kāi)。  　　8.鋸切完成后，軋件要高速離開(kāi)鋸切區(qū)域。切尾或放棄完成后，前一工序的軋件才可以進(jìn)入鋸切區(qū)域。  　　四、控制系統(tǒng)軟件  　　編程軟件使用的是西門(mén)子的STEP 7，是用于對(duì)西門(mén)子PLC進(jìn)行組態(tài)和編程的專(zhuān)用集成軟件包。  　　鋸切控制程序從循環(huán)執(zhí)行主程序――組織塊開(kāi)始依次調(diào)用各個(gè)子程序和功能塊，各個(gè)子程序和功能塊用于完成鋸切控制系統(tǒng)某一部分的邏輯控制（如各參數(shù)計(jì)程序流程圖、定尺程序流程圖）或?qū)崿F(xiàn)某一 特定的功能（通過(guò)總線讀寫(xiě)控制字、狀態(tài)字）。鋸切過(guò)程程序流程圖如圖3所示。  　　結(jié)論  　　該鋸切機(jī)已經(jīng)在國(guó)內(nèi)大型軋鋼生產(chǎn)企業(yè)得到應(yīng)用，實(shí)際的運(yùn)行效果表明該控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，大大地提高了鋸切軋件的生產(chǎn)自動(dòng)化水平和產(chǎn)品的質(zhì)量。  　　  　　參考文獻(xiàn)  　　[1]胡建,西門(mén)子S7-300 PLC應(yīng)用教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2010  　 [2]J.Richalet,Industrial Applications of Model Based Predictve Control Automatica 1993,29(5):1251-1279