模拟量在连铸机火焰切割机的应用

郭艳庆 郭春江

(安阳钢铁股份有限公司 第二炼钢厂，河南 安阳 455004)

1 问题提出

随着钢铁行业竞争日益激烈，钢铁企业低成本运行和设备自动化程度的提高愈发显得重要，我厂立足节约综合成本，在连铸机应用定尺定重火焰切割系统，提高了连铸机的自动化程度，降低了用人成本。但是由于每根铸坯切割完毕后，必须采用接触式限位使火焰切割机恢复到初始位置，才能进行下一根铸坯的切割。并且机械限位安装环境温度高，不但降低了机械限位使用寿命，而且容易造成铸坯不能够满足工艺要求，造成废品。针对之一问题，我们深入研究，力求用PLC程序替代机械限位，解决存在的缺陷。

2 火焰切割系统概述

我厂连铸机的铸坯切割利用的是煤气火焰切割系统，同时与一套称重系统配套使用，其中包括plc、液压缸、计算机、摄像头、切割机等多种配套设施，涵盖了机械、液压、计算机、电气、测控等多类技术知识，是一个比较复杂的控制系统。在连铸机生产过程中，称重系统根据设定的铸坯重量，换算成铸坯长度值，通过红外线摄像头对铸坯的长度进行跟踪测量，当铸坯长度达到定重要求时，称重系统向火焰切割系统plc发出信号，切割小车抱夹装置动作夹紧铸坯，切割小车与铸坯同步运行，同时火焰切割机开始切割铸坯，当铸坯切割完毕，切割小车碰撞机械限位开关，切割小车抱夹装置松开，小车切割结束，小车返回原位等待下一次切割开始。

根据现场设备运行分析，机械限位开关是切割系统中关键部件，一旦损坏将造成较大的生产设备及质量事故，所以机械限位成为火焰切割系统长寿命运行的瓶颈。传统理念中，技术人员会选择能抗极恶劣环境的限位来替代原部件，但是性能好的限位价格要偏高，增加了设备运行成本。经过仔细分析，最终技术人员利用三菱PLC模拟量程序替代了机械限位，克服了机械限位的寿命瓶颈，显著提高了设备运行质量，节约了设备运行成本。

3 改造方案

三菱FX2N系列可编程序控制器（PLC）具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。本方案中采用了一台型号为FX2N-80MR可编程序控制器。但是，在连铸机工艺要求中，速度要求根据工艺而变化，仅利用一台上述PLC是达不到要求的，因此，我们还采用了特殊功能模块FX2N-4AD和FX2N-4DA。

根据连铸机参数可知，机械限位距离切割小车原位1300mm。众所周知，位移等于速度在时间上的积分。由于铸机生产过程中铸坯速度变化很小，因此近似认为在一秒之内铸坯的速度是不变的，每前进一秒，位移累加一次，当总位移等于或大于1300mm时，经过PLC内部计算并发出信号，切割小车抱夹装置松开，切割小车返回原位，一个切割过程结束。

（1）速度信号采集：连铸机生产中，铸坯的速度是由PLC和变频器控制。火焰切割机工作时，切割小车与铸坯速度等同，所以切割小车行走速度信号直接从原PLC程序中采集。对应的程序如下：

存储器D32中的数据为铸坯实际拉速，等于切割小车行走速度。

（2）数据计算过程：PLC将实时速度信号转换成浮点数存储在D32中，应用浮点数除法运算，将拉速浮点数除以60秒，结果存储在D90中；应用浮点数累加功能，把每秒的浮点数累加并将结果存储在D94存储器中。将D94中的浮点数转换成整数存储到D112中并不断与行程设置K592比较。

（3）数据比较过程：当切割小车行走的距离等于或大于预先设置的K592时，软元件M15、M16动作； PLC输出点Y017动作，抱夹装置松开，切割小车返回原位，等待下一次切割。

4 改造效果

本次改造实现了预期目标，此方案不但节省了机械限位，降低了设备运行费用，而且还提高连铸机自动化程度，降低了职工的劳动强度。

[1]许翏.工厂电气控制设备.机械工业出版社1991-10-1

[2]宋伯生.PLC编程理论、算法及技巧.机械工业出版社2005-2-1