鋸切軋件自動控制系統(tǒng)

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     摘 要：鋸切軋件自動控制系統(tǒng)作為鋸切加工中的主要組成部分，采用先進的可編程控制與診斷技術和電氣控制技術相結合的方式來實現(xiàn)鋼材的自動加工。本文介紹了該鋸切機的工藝流程、工藝要求，并給出了控制系統(tǒng)硬件配置圖和程序流程圖。該鋸切機采用西門子S7-300為控制器，使型材鋸切過程的自動化程度高，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)品隨著市場需求的增加、鋼材斷面質量要求的提高，同時老式的鋸切設備鋸切速度低，工作環(huán)境差，工人勞動強度大，由于設備及鋸片等方面的原因，經(jīng)常出現(xiàn)型材斷口切斜、毛刺飛邊超標等質量問題，鋸片單次鋸切壽命較低(平均300t以下)，造成停機換片頻繁，嚴重地影響了軋制生產(chǎn)的連續(xù)性。另外，鋸片在使用過程中還經(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)場的安全帶來了一定隱患。本文介紹的鋸切機是用以取代生產(chǎn)效率較低的老式控制系統(tǒng)鋸切型材設備，使鋸片鋸切壽命和鋸切質量都有了很大提高。  　　一、工藝流程  　　鋸切是在軋鋼過程中的一個收尾環(huán)節(jié)。首先鋼坯由入爐輥道經(jīng)過上料臺送入步進式加熱爐。加熱爐采用煤氣作為燃料。根據(jù)坯料的性能、種類要求的不同，調節(jié)爐內(nèi)煤氣的流量使坯料由進爐到出爐這一過程達到所要求的軋制溫度。  　　紅色的坯料經(jīng)過出爐輥道到達軋機，軋機在這里屬于第一道軋制工序。調換不同孔型的軋輥及調節(jié)軋輥之間的距離，使得坯料達到預先的形狀、大小完成開坯的工作。  　　有的鋼體原材料由于硬度高，在軋制過程中又損失一部分熱量，易造成鋼頭的裂紋，影響到鋼的軋制質量。為了消除這種影響，在軋機后安置了切頭剪。  　　以上的開坯準備工作完成后，軋件達到了往復式WF軋機。這種軋機采用了水平安裝平、立、平、立、平，五個軋輥?？刂葡到y(tǒng)全由計算機程序操作，根據(jù)不同的軋制程序調節(jié)軋輥之間的距離及導衛(wèi)系統(tǒng)，充分的了解模具鋼的棱角問題，較好的達到了高精度的90度棱角。  　　根據(jù)廠家對鋼料長短尺寸的需求，以及鋸切的表面要保證光滑、平整，采用了帶有定尺機的熱摩擦鋸。當坯料達到鋸前由水平垂直夾緊裝置夾緊坯料，然后自動鋸切完成快速進鋸→負載進鋸→鋸切終了→快速返回，四個切割過程。而這些控制過程都是由直流控制器進行控制。而直流電機的轉速控制是由PLC為直流控制器輸出一個給定的速度模擬信號，由直流控制器對直流他勵電機進行速度閉環(huán)調節(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進行矢量位移式閉環(huán)控制，這樣就較穩(wěn)定地實現(xiàn)了系統(tǒng)的自動控制。  　　經(jīng)過熱鋸的切割軋件成品達到冷床，等待下一部的深加工，完成了整個的生產(chǎn)過程。  　　二、控制系統(tǒng)硬件設計  　　系統(tǒng)主要有自動轉換開關、限位開關等開關量輸入量和輸出量。根據(jù)統(tǒng)計該系統(tǒng)需要72個輸入量和34個輸出量。再考慮留有15%的輸入、輸出點余量，實際選用6塊16點數(shù)字輸量輸入模塊SM321，4塊16點數(shù)字輸出模塊SM322，共計96個輸入點和64個輸出點。S7-300PLC是本控制系統(tǒng)的核心，它完成所有開關量輸入、輸出型號的處理。在控制系統(tǒng)中為了完成對型材鋸切長度的控制和主鋸切機前進或者后退的控制，選用CPU314。本控制系統(tǒng)中為了實現(xiàn)對鋸切長度的控制和主鋸切機前進或者后退的控制選用了一塊計數(shù)模板，F(xiàn)M350―2，該模塊帶8個通道，用于和24V增量編碼器配合使用。  　　三、鋸切識別動作的執(zhí)行  　　現(xiàn)場軋件的位置檢測由熱金屬檢測器進行檢測并輸入PLC，由PLC完成邏輯判斷，而后PLC輸出控制信號給各個控制器，控制器控制各個執(zhí)行元件動作，達到控制要求。  　　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測得后，鋸前BP輥道高速轉動。  　　2.軋件在到達RJ1后，要求鋸前BP輥道低速轉動， RJ1只是在軋件的頭部或尾部達到時起作用。  　　3.軋件的頭部到達RJ2時，鋸前BP輥道停止。  　　4.軋件頭部到達RJ3時，鋸前BP輥道低速運行，且定尺擋板落下，定尺擋板上的常開點被軋件撞擊閉合后，鋸前BP輥道停止運行。  　　5.軋件的尾部到達RJ4時，鋸前后輥道停止運行。  　　6.若RJ4有信號，而且RJ5已有信號，則可切尾，否則因不足4米作放棄不要處理。  　　7.確認鋸切的類型后，設計了夾緊機構將軋件夾緊，以免鋸切過程中軋件振動，損壞鋸片。鋸切動作執(zhí)行完畢后，軋件夾緊機構要松開。  　　8.鋸切完成后，軋件要高速離開鋸切區(qū)域。切尾或放棄完成后，前一工序的軋件才可以進入鋸切區(qū)域。  　　四、控制系統(tǒng)軟件  　　編程軟件使用的是西門子的STEP 7，是用于對西門子PLC進行組態(tài)和編程的專用集成軟件包。  　　鋸切控制程序從循環(huán)執(zhí)行主程序――組織塊開始依次調用各個子程序和功能塊，各個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)計程序流程圖、定尺程序流程圖）或實現(xiàn)某一 特定的功能（通過總線讀寫控制字、狀態(tài)字）。鋸切過程程序流程圖如圖3所示。  　　結論  　　該鋸切機已經(jīng)在國內(nèi)大型軋鋼生產(chǎn)企業(yè)得到應用，實際的運行效果表明該控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，大大地提高了鋸切軋件的生產(chǎn)自動化水平和產(chǎn)品的質量。  　　  　　參考文獻  　　[1]胡建,西門子S7-300 PLC應用教程.北京：機械工業(yè)出版社,2010  　 [2]J.Richalet,Industrial Applications of Model Based Predictve Control Automatica 1993,29(5):1251-1279