CN103192042B - 基于plc的铸坯切割控制装置、切割系统及切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于PLC的铸坯切割控制装置、切割系统及切割方法。所述控制装置包括：转换开关，用于接收抱夹信号；第一到第四开关，连接到多个接线柱并通过所述多个接线柱与多个延时器与和高压点火器电连接；多个接线柱，分别电连接多个延时器和高压点火器，用于提供触电安全保护；高压点火器，用于产生高压脉冲电压，所述高压脉冲电压通过点火电极的正电极击穿空气到达点火电极的负电极，产生电火花；点火电极接线柱；所述多个延时器，用于控制各个电磁阀的接通工作时长。使用本发明的连铸钢坯智能切割装置后，不仅可以节省因副枪常明而消耗掉的燃气和氧气，降低了成本，而且减轻了污染。

Description

基于PLC的铸坯切割控制装置、切割系统及切割方法

技术领域

本发明涉及一种铸坯切割的控制装置和铸坯切割方法，尤其涉及一种基于可编程逻辑控制器(PLC)的铸坯智能切割控制装置和铸坯切割方法。

背景技术

在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。而在二十世纪五十年代在欧美国家出现的连铸技术是一项把钢水直接浇注成形的先进技术。与传统方法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，节约能源等显著优势。对于生产出不同形状的铸坯，使用的切割机也就不同。连铸薄板坯多用大型飞剪，而条状坯则多使用与铸坯同步前进的火焰切割机。

传统的火焰切割机从切断铸坯后到再次切割前切割火焰一直燃烧(常明火)的状态，割枪在等待铸坯的行走期间一直燃烧，会浪费大量燃气和氧气，不仅使成本增高，而且会增加废气的排放量，造成环境污染。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种基于可编程逻辑控制器(PLC)的连铸铸坯智能切割控制装置，其是为钢铁企业连铸铸坯切割自动点火、自动熄火而设计的控制装置。本发明的基于PLC的连铸铸坯智能切割控制装置主要针对火焰切割器中包括的切割枪体、切割嘴芯、切割嘴套、燃气管、预热氧管、切割氧管、进水管、出水管、点火电极引线封闭管、点火电极、点火部件燃气管、点火部件氧气管、三通管、点火部件(其包括点火部件喷口)以及挡板等各个部件，实施PLC控制。

根据本发明的实施例，提供一种铸坯切割控制装置，所述控制装置包括：转换开关，用于接收抱夹信号，其中，在切割枪体所在机架抱夹住铸坯的时刻，抱夹信号被发送给转换开关，转换开关然后将电信号传递给第一开关到第四开关，让第一开关到第四开关接通，转换开关能够使控制装置的控制模式在手动模式和自动模式之间变换；第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，连接到多个接线柱并通过所述多个接线柱与多个延时器与和高压点火器电连接；多个接线柱，分别电连接多个延时器和高压点火器，用于提供触电安全保护，所述多个接线柱在切割枪体切割铸坯时是一直是导通的；高压点火器，用于产生高压脉冲电压并通过点火电极接线柱与点火电极电连接，所述高压脉冲电压通过点火电极的正电极击穿空气到达点火电极的负电极，产生电火花，电火花将点火部件喷出的点火燃气点燃；点火电极接线柱，用于连接高压点火器和点火电极；所述多个延时器，分别电连接点火电磁阀、切割氧电磁阀、预热氧电磁阀和切割燃气电磁阀，用于控制各个电磁阀的接通工作时长，与各个延时器对应的开关接通时，相应的电磁阀开启，延时器的延时结束时，相应的电磁阀关闭。

所述控制装置还包括整流变压器，用于向控制装置的其他元件提供直流电。

所述控制装置还包括能源介质箱，能源介质箱包括两个入口和多个出口，两个入口分别接外部燃气源和外部氧气源，所述多个出口包括点火燃气出口、预热氧出口、切割燃气出口和切割氧出口。

所述多个出口还包括点火氧气出口。

能源介质箱根据各种气体所需比例对各个入口和出口的大小进行配置。

所述控制装置还包括铸坯长度测量装置，用于测量铸坯经过的长度，当铸坯长度等于目标值时，铸坯长度测量装置向机架发送抱夹指令，然后机架抱夹铸坯，机架再向转换开关发送抱夹信号。

控制装置还与进水管的电磁阀和出水管的电磁阀电连接，用于控制进水管和出水管的开关。

根据本发明的实施例，还提供一种铸坯切割系统，包括：辊道，铸坯能够在辊道的带动下沿运行轨道前进；自动点火切割装置，包括切割枪体、机架以及如上所述的铸坯切割控制装置，切割枪体安装在机架上，铸坯切割控制装置与机架以及切割枪体中各个管路的电磁阀电连接，切割枪体能够随着机架沿着运行轨道运动，切割枪体还能够在垂直于铸坯的运动方向的方向上运动，其中，当待切割铸坯的实际长度达到预定长度时，所述机架立即抱紧铸坯，同时向铸坯切割控制装置中的转换开关发出抱夹信号，铸坯切割控制装置控制切割枪体进行切割。

当将铸坯切断后，完成一个切割周期，铸坯切割控制装置关闭切割氧电磁阀、预热氧电磁阀和切割燃气电磁阀，使得切割枪体熄火，铸坯切割控制装置接着向机架发出指令，让机架带动切割枪体脱离铸坯并返回到起始位置，等待下一个切割周期，此时系统处于待机状态，直到铸坯将要达到预定长度时，准备开始下一个切割周期的自动切割。

根据本发明的实施例，还提供一种利用如上所述的铸坯切割控制装置进行铸坯切割的方法，包括：高压点火器启动工作，点火电极持续打出电火花，接着打开能源介质箱的燃气入口和氧气入口处的电磁阀，再打开点火电磁阀，使得点火燃气和点火氧气通入，点火部件燃气管中传输的燃气与点火部件氧气管传输的氧气混合并经点火部件喷口喷出后，被电火花引燃产生火焰柱；打开预热氧电磁阀、切割燃气电磁阀和切割氧电磁阀，点火部件喷出的火焰柱喷到切割枪体的割嘴处，引燃从切割枪体的切割嘴芯喷出的燃气和氧气的混合气；点火部件喷口的火焰柱持续一定时间后，自动关闭点火电磁阀，停止点火部件燃气管和点火部件氧气管中的气体供应，点火部件的火焰熄灭，再停止高压点火器的工作，停止点火电极打出电火花，完成一次点火过程；切割枪体开始预热铸坯、切割铸坯直至铸坯被完全切割开，完成一个切割周期后，所述控制装置关闭切割氧电磁阀、预热氧电磁阀和切割燃气电磁阀，使得切割枪体熄火；所述控制装置向机架发出指令，让机架带动切割枪体脱离铸坯并返回到起始位置，等待下一个切割周期，此时系统处于待机状态，直到待切割铸坯将要达到预定长度时，准备开始下一个切割周期的自动切割。

在完成一个切割周期且切割枪体熄火之后，并在下一个切割周期开始之前，进水管和出水管上的阀门可以仍处于打开状态，保持冷却。

PLC连铸铸坯智能切割控制装置，改变了传统的切割枪由切断铸坯后到再次切割前切割火焰一直燃烧的常明火状态，割枪在切割铸坯前瞬间由点火器自动点燃，点燃割枪后点火器自动熄火，割枪开始切割铸坯。铸坯切断后割枪自动熄火，返回起始位置，等待下一次切割指令，这样就节省了割枪在等待铸坯的行走期间所燃烧掉的燃气和氧气，达到了节能、降耗、减排的目的。

PLC连铸钢坯智能切割控制装置实现了传统继电器控制技术，并结合现代通讯技术，实现逻辑控制、定时控制、计数控制、步进控制、PLD控制以及数据处理等多种功能，实现控制器与各个阀门和外部点火器连接。也就是从拉坯开始到结束，副枪火焰一直在燃烧，燃气不间断的消耗，从而造成了不必要的大量能耗消耗，安装PLC连铸钢坯智能切割装置节能点火系统后，不仅可以节省所有因副枪常明而消耗掉的燃气(本装置所燃气量极其微小，约每分钟千分之一立，几乎可忽略不计)和氧气，降低了成本，而且减轻了污染。

附图说明

通过下面结合示例性地示出一例的附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是根据本发明的实施例的连铸切割设备的示意图。

图2是根据本发明的实施例的自动点火切割装置的示意性剖视图。

图3是根据本发明的实施例的自动点火切割装置切割铸坯时的工作示意图。

图4是根据本发明的实施例的自动点火切割装置的控制装置的示意性框图。

具体实施方式

以下，参照附图来详细说明本发明的实施例。

图1是根据本发明的实施例的连铸切割设备的示意图。

参照图1，铸坯61可在辊道69的带动下沿运行轨道65前进。根据本发明的实施例的自动点火切割装置(包括切割枪体100等部件)可以在铸坯61上运动，例如，可将切割枪体100安装在大车机架63上。大车机架63依靠液压系统实现上下运动，同时在电机的驱动下可沿着运行轨道65水平运动；切割枪体100安装在大车机架63上，随大车机架63水平运动，同时在电机的驱动下在垂直于铸坯的纵长方向(即，铸坯的运动方向)的方向上运动。

大车机架63可以升降，当它降下来之后会利用重力压在传送而来的铸坯上，并依靠摩擦力随之前行。当大车机架63完全压在铸坯上之后，两侧的切割枪体100沿垂直于运行轨道的方向相向运动，当其到达铸坯边沿时点火切割，直至将铸坯切下。此后大车机架上升脱离铸坯61，并在电动机的拖动下返回，同时切割枪体100也在电动机的驱动下返回，然后等待第二次切割开始。

图2是根据本发明的实施例的自动点火切割装置的示意性剖视图。图3是根据本发明的实施例的自动点火切割装置切割铸坯时的工作示意图。

参照图2和图3，根据本发明的实施例的自动点火切割装置包括：切割枪体100、切割嘴芯200、切割嘴套300、燃气管31、预热氧管32、切割氧管33、进水管34、出水管35、点火电极引线封闭管36、点火电极(或火花塞)43、点火部件燃气管37、点火部件氧气管38、三通管42、点火部件40(其包括点火部件喷口41)以及挡板39。其中，切割枪体100中容纳切割嘴芯200、切割嘴套300、燃气管31、预热氧管32、切割氧管33、进水管34、出水管35、点火电极引线封闭管36、点火部件燃气管37、点火部件氧气管38和三通管42。

燃气管31用于通入切割金属用的燃气，燃气管31的在切割枪体100之外的部分上设置有可控的燃气电磁阀54。预热氧管32用于通入预热用的氧气，预热氧管的在切割枪体100之外的部分上设置有预热氧电磁阀53。切割氧管33用于通入切割金属用的氧气，切割氧管的在切割枪体100之外的部分上设置有切割氧电磁阀52。

进水管34和出水管35用于通入循环的冷却剂，所述进水管延伸到切割枪体底部，所述出水管的底部位于切割枪体的顶部，进水管和出水管中的至少一个设置有阀门。

为了示出清楚，省略了切割枪体100的剖面线，但保留了切割嘴芯200和切割嘴套300的剖面线。如图2－图3所示，根据本发明的实施例的切割装置包括切割枪体100、切割嘴芯200和切割嘴套300，其中，切割嘴芯200和切割嘴套300组成割嘴。切割嘴芯200装配在切割嘴套300的嘴芯装配孔内，然后切割嘴芯200和切割嘴套300作为一个整体以任意合适的方式安装在切割枪体100中。例如，可以分别在切割嘴套300的外表面和切割枪体100的内表面设置螺纹，从而使切割嘴套300和切割枪体100通过螺纹连接在一起。当然，也可以在通过螺栓、卡扣等方式连接。

其中，燃气管31用于通入燃气，例如，乙炔、丙烷等，燃气用于钢板的预热。预热氧管32用于通入预热用的氧气，切割氧管33用于通入切割用的氧气。

进水管34是冷却水的进水管道，出水管35用于排出已经过热交换的冷却水，由于在切割过程中会产生大约1000多摄氏度的高温，会使得切割枪体变形，尤其是可能会造成其中的氧气管道和燃气管道熔化变形，因此采用循环水来冷却切割枪体100。进水管34一直延伸到切割枪体100的底部，而出水管35的底部连接在切割枪体100的顶部。当切割装置开始工作时，冷却水通过进水管34进入切割枪体100的底部，然后冷却水在切割枪体100中逐渐上升，接触燃气管31、预热氧管32、切割氧管33、点火电极引线封闭管36、点火部件燃气管37和点火部件氧气管38，并与它们进行热交换，最后到达切割枪体100的顶部，从出水管35排出，从而实现了对切割枪体100的充分冷却。

图4中的点火枪部分58包括点火部件40、点火部件燃气管37和点火部件氧气管38、点火电极43以及点火电极引线封闭管36。点火电极43包括正电极和负电极，两个电极通过设置在点火电极引线封闭管36内的两条引线和/或电路与外部的高压包55相连，外部高压包55用于产生高压点火脉冲。点火电极引线封闭管36用于防止冷却水与点火电极引线封闭管36内的引线和/或电路接触，从而避免短路。

点火部件40设置在切割枪体100的下端，与三通管42连接。点火部件燃气管37和点火部件氧气管38经三通管42与点火部件40连接，点火部件燃气管37通入点火用的燃气(例如，乙炔、丙烷等)，而点火部件氧气管38用于通入点火用的氧气，点火氧气和点火燃气在三通管42中混合后经点火部件40的点火部件喷口41喷出。点火电磁阀51用于控制点火部件燃气管37和点火部件氧气管38的开与关。

高压点火器(高压包55)产生的高压脉冲电压通过点火电极43的正电极击穿空气到达点火电极43的负电极，就产生火花，火花将点火部件40喷出的点火燃气和点火氧气的混合射流点燃，而该射流又与切割嘴芯200喷出的切割氧、预热氧、切割燃气的混合气流交汇，因此被点燃的点火混合射流自然将切割氧、预热氧、燃气的混合气流点燃，从而实现高效、快速和安全的点火。

现在说明上面的切割氧、预热氧、燃气的混合及喷出过程。预热氧和燃气在第一混合空间13中初步混合，然后在第二混合空间14中进一步充分混合，最后通过切割嘴芯下端的第二预热孔和预热槽喷出。预热氧和燃气充分混合均匀，使得能够充分燃烧，提高了氧气和燃气的利用率，喷粉枪400喷出的铁粉与切割枪体100的预热火焰在靠近工件的切割点处附近才相遇，释放出的大部分热量都被用于熔化铸坯等待切割工件；在火焰切割中，保证切割氧射流位于预热火焰的中心，这样能达到精准的切割效果。整个氧气切割过程可分为互有关联的4个阶段：1.起割点处的金属表面用预热火焰加热到其燃点，随之在切割氧中开始燃烧反应。2.燃烧反应向金属下层传播。3.排除燃烧反应生成的熔渣，沿厚度方向割开金属。4.利用熔渣和预热火焰的热量将切口前缘的金属上层加热到燃点，移动切割装置，使切割氧割点移动到起割点的所述切口前缘，使切割氧继续与所述前缘的金属上层产生燃烧反应。

在点火电极43与割嘴200之间设置有挡板39，挡板39用于防止割嘴200喷出的气体火焰损坏点火电极43。点火部件燃气管37和点火部件氧气管38上均设置有可控的阀门。

下面火焰切割器的控制装置是基于PLC的，但是不限于此，也可以基于其他种类的控制电路/芯片。可编程逻辑控制器(PLC)是以微型计算机为核心的工业控制装置，其最显著的特点是稳定可靠、功能强大，此外还有模块化的结构以及很好的适应性，这些都成为PLC在现代工业自动化生产中得到广泛应用的基础。可编程逻辑控制器是为工业控制应用而设计制造的，属于计算机家族中的一员。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器(ProgrammableController)，简称PC。但是为了避免与个人计算机(Personal Computer)的简称PC混淆，仍然将可编程控制器称为PLC。

如图4所示，自动点火切割装置的控制装置80主要包括：转换开关60，用于接收连铸机的抱夹信号(简称抱夹信号)，其中，在切割枪体所在的机架将铸坯抱夹住的时刻，抱夹信号就被发送给转换开关60，转换开关60然后将电信号传递给开关71-74，让这些开关接通，转换开关60还可以使控制装置的控制模式在手动模式和自动模式之间变换；开关71-74，连接到多个接线柱并通过所述多个接线柱与多个延时器与和高压包电连接；接线柱1-6，分别连接各个延时器和高压包55，用于提供短路保护，即让接线的部分均位于控制装置所在机柜内，防止人体触电事故，其中接线柱6是备用接线柱，暂时空闲，接线柱1-6在切割枪体切割铸坯时是一直接通的；点火电极接线柱57，用于连接高压包55和点火电极43；延时器75-78，分别电连接各个电磁阀(点火电磁阀51、切割氧电磁阀52、预热氧电磁阀53和燃气电磁阀54)，用于控制各个电磁阀的接通工作时长，点火系统启动(对应的开关接通)时，阀门开启，延时结束时，阀门关闭，例如与点火电磁阀51相连的延时器75延时5秒，代表在一次工作中让点火电磁阀打开点火燃气管和点火部件氧气管5秒，而延时器77延时42秒代表通入预热氧42秒。控制装置80还可以包括整流变压器56，用于向控制装置80的其他元件提供例如24V的直流电。控制装置80还可以包括高压包55和接线柱57，当然，高压包55和接线柱57也可以独立于控制装置80而存在。

其中，开关71连接到接线柱4和5，接线柱5连接到高压包55，接线柱4通过延时器75连接到点火电磁阀51，开关71用于控制高压包55和点火电磁阀51的通断，而延时器75则负责控制点火电磁阀51的接通时间。类似地，开关72-74分别连接到接线柱3、2、1，接线柱3、2、1分别连接到延时器76-78，延时器76-78分别与切割氧电磁阀52、预热氧电磁阀53和燃气电磁阀54连接，开关控制各个电磁阀的通断，延时器控制各个电磁阀的接通持续时间。在没有进行切割时，控制装置关闭各个阀门，停止通入各种气体，在即将进行切割时，控制器打开各个阀门，并控制外部点火器产生点火脉冲电压。

虽然在图4中没有示出，但是控制装置80还可以与进水管34的阀门和出水管35的阀门连接在一起，用于控制进水管34和出水管35的开关。当切割枪体只是暂时不点火切割而等待切割下一钢坯时，控制装置80可以不关闭进水管34的阀门和出水管35的阀门。直到所有钢坯切割完毕，需要完全关闭切割枪时，控制装置80才关闭进水管34的阀门。

控制装置80在接通和断开各个电磁阀和高压包时都遵循一定的时序，通常高压包55和点火电磁阀51先接通，然后接通预热氧电磁阀53和燃气电磁阀54，最后接通切割氧电磁阀52，不过这三者的工作启动时刻相差不大，通常就两秒左右。当然，在另一个实施例中，开关71-74也可以同时接通。

控制装置80还可包括能源介质箱(图4中未示出)，能源介质箱具有两个入口和五个出口，两个入口分别接外部燃气源和外部氧气源，五个出口分别为点火燃气出口、点火氧气出口、预热氧出口、切割燃气出口和切割氧出口，能源介质箱已经按各种气体所需比例对各个入口和出口的大小进行了配置。虽然本实施例限定了能源介质箱具有五个出口，但是本发明不限于此，能源介质箱也可以根据情况具有其他数量的开口，例如，如果切割枪体没有点火部件氧气管38，则能源介质箱可以没有点火氧气出口，从而能源介质箱只有四个出口。

当待切割铸坯的实际长度达到预定长度(例如，定尺长度)时，切割枪体100所在机架立即抱紧铸坯，同时向转换开关60发出抱夹信号，基于PLC的切割控制装置80发出切割信号，自动点火控制系统进入自动点火程序：

首先，点火器的高压点火器(高压包)55启动工作，点火电极持续打出电火花；接着打开能源介质箱的燃气入口和氧气入口处的电磁阀；再打开点火电磁阀51，使得点火燃气和点火氧气通入；点火部件燃气管37中传输的燃气与点火部件氧气管38传输的氧气混合并经点火部件喷口喷出后(或者，本申请的点火部件40可以只有点火部件燃气管37而没有点火部件氧气管38，从而点火部件燃气管37中传输的燃气经点火部件喷口喷出而与空气混合)，通过电火花产生例如100-800毫米、直径约50-400毫米的大小长短都可调的火焰柱。

接着，打开预热氧电磁阀53、燃气电磁阀54、切割氧电磁阀52，点火部件40喷出的火焰柱水平方向略向下喷到切割枪的割嘴处，引燃从切割枪体的切割嘴芯喷出的燃气和氧气的混合气。

点火部件喷口的火焰柱持续1-3秒后，自动关闭点火电磁阀51，停止点火部件燃气管37和点火部件氧气管38中的气体供应，点火部件40的火焰熄灭；再停止高压点火器(高压包)55的工作，停止点火电极打出电火花；完成一次点火过程。

而此时，切割机的自动切割枪开始预热铸坯、切割铸坯直至铸坯被完全切割开，完成一个切割周期后，基于PLC的控制装置关闭切割氧、预热氧、燃气的电磁阀，使得切割机的切割枪体熄火。基于PLC的控制装置向大车机架发出指令，让大车机架带动切割枪体上升脱离铸坯，启动大车机架和切割枪体返回到起始位置，等待下一个切割周期，进水管34和出水管35上的阀门可以仍处于打开状态，保持冷却；此时系统处于待机状态，直到铸坯将要达到预定长度时，准备开始下一个切割周期的自动切割。

虽然没有在图4中示出，但是基于PLC的铸坯切割控制装置80还可以包括铸坯长度测量装置，铸坯长度测量装置可以由已知的多种方式实现。作为一个示例，本发明的铸坯长度测量装置可包括切割机机体位置信号发生器(MR-1)64和铸坯切割测长辊(MR-2)62，还可以包括切尾测长辊(MR-3)。

如图1所示，切割机机体位置信号发生器(MR-1)64安装在大车机架的下面。在大车机架走行轨道梁上装有齿条，信号发生器64的小齿轮与齿条啮合。当大车机架走行时，带动小齿轮在齿条上走行，通过脉冲信号发生器准确计量小齿轮旋转的圈数，从而算出大车机架走行的距离。显示大车机架所处位置。

铸坯切割测长辊(MR-2)62安装在切割前辊道#2和#3之间(图中标号69的标线指的是辊道#1，其左边依次为辊道#2和#3，当然，标号69泛指所有辊道)，是用来测量铸坯的长度的。铸坯切割测长辊为不锈钢焊接件，内部通冷却水进行冷却，依靠平衡锤使测长辊与铸坯紧密接触，通过摩擦力带动测长辊62旋转，由脉冲发生器计数。根据铸坯切割测长辊62与机体位置信号发生器(MR-I)64测得的数据，再经过计算，就可以得出待切割铸坯经过的长度。当铸坯长度等于目标值时，PLC发出切割信号，铸坯长度测量装置向大车机架发送抱夹指令，然后机架抱夹铸坯，机架再向转换开关发送抱夹信号。铸坯切割测长辊62的精度为30mm以内，当发现误差较大时，应首先检查测长辊62是否松动，其次再检查机体位置信号发生器(MR-1)64。

当切割枪体100接近铸坯时，探测器的摆锤先接触到铸坯，则探测器与地接通，即整个电路接通，继电器动作，表示切割枪体100已经到达铸坯侧端面，当压紧动作完成同时切割枪体100已经到达铸坯侧端面时，切割枪体100即开始切割。

该控制系统的核心部分是PLC。来自于外部传感器(如编码器、预压紧接近开关、红外线探测器以及端面监测器等)的反馈信号通过输入模块被读入PLC的存储器中。PLC CPU按照事先编制好的程序处理这些数据，然后给出各部件的动作命令，这些命令通过输出模块传送到执行机构，执行机构接收到命令之后作相应的动作，进而完成切割任务。触摸屏和PLC之间可以互相通信，具体表现为：触摸屏可以读取PLC存储器中的数据，比如某个逻辑线圈的状态，字元件的数据等；触摸屏还可以将数据写入PLC存储器中，比如根据用户的命令改变某个逻辑线圈的状态或者将用户设置的铸坯长度数值写入字元件中。

本发明的基于PLC的控制装置为铸坯火焰切割提供了逻辑控制、定时控制、计数控制、PID控制盒数据控制处理技术等多种功能，具有自动点火灵活、自动断火自如、具有可靠性高、编程简单、使用方便等特点，至少能节约用气量50─80％。

本申请的基于PLC的铸坯切割控制装置可利用触摸屏作为控制界面，达到良好的人机交互。自动点火同时，也可实现手动控制；电控系统保护，采用类似于继电器控制线路的梯形图，使得编程简单，便于安装，维修简单。可防止因线路磨损短路而导致电器烧毁。

由于采用了能源介质箱对切割枪体的管路与燃气源和氧气源的管路进行了隔离，能够实现能源介质保护，防止因回火导致管路或气源的燃气爆炸，使用更安全可靠。

采用模块化编程理念编制PLC控制程序，定位准确，按切割定尺信号准确及时给连铸机火焰切割枪自动点火和自动熄火。

本发明具有以下优点：

(1)实时性要求比较强，具有极高的可靠性，能够在恶劣的炼钢环境中连续工作几十万小时而不出故障；点火及时准确，性能稳定，安全可靠；

(2)控制逻辑简单，属于典型的顺序控制系统，如开关接口模块，模拟量接口模块，网络接口模块等，使得PLC可以针对不同的现场信号采用相应的办公系统模块与现场的器件或设备直接连接。在顺序控制方面，PLC具有很好的实时性。

(3)利用触摸屏可以达到良好的控制界面。自动点火同时，也可实现手动控制；

(4)模块化结构，使得用户可以根据自己的需要自行组合系统的规模和功能。点火火焰长短大小可调节；

(5)节约燃气：增强待切割铸坯预热点的预热温度，节省从连铸机火焰切割枪切断铸坯后到再次切割铸坯前所燃烧掉的全部燃气。根据实际情况，长定尺的铸坯，手动和自动可实现给连铸机火焰切割枪点火的转换，利用PLC实现对连铸切割铸坯点火、断火的自动控制，可节约燃气50─80％左右。

(6)节约氧气：节省从连铸机火焰切割枪切断铸坯后到再次切割铸坯前所燃烧掉的全部预热氧氧气。

(7)可手动控制或50米遥控控制给正在切割中的割枪进二次或多次点火；

(8)结束了以前因连铸机火焰切割枪切断铸坯后带火回枪给铸坯上表面造成的划痕；

(9)延长了割嘴和割枪的使用寿命；

(10)节能减排，减少因燃烧燃气而对二氧化碳的排放。

虽然上面已经详细描述了本发明的示例性实施例，但本发明所属技术领域中具有公知常识者在不脱离本发明的精神和范围内，可对本发明的实施例做出各种的修改、润饰和变型。但是应当理解，在本领域技术人员看来，这些修改、润饰和变型仍将落入权利要求所限定的本发明的示例性实施例的精神和范围内。

最后，除非这里指出或者另外与上下文明显矛盾，否则这里描述的所有方法的步骤可以以任意合适的顺序执行。

Claims (12)

1.一种铸坯切割控制装置，所述控制装置包括：

转换开关，用于接收抱夹信号，其中，在切割枪体所在机架抱夹住铸坯的时刻，抱夹信号被发送给转换开关，转换开关然后将电信号传递给第一开关到第四开关，让第一开关到第四开关接通，转换开关能够使控制装置的控制模式在手动模式和自动模式之间变换；

第一开关、第二开关、第三开关和第四开关，连接到多个接线柱并通过所述多个接线柱与多个延时器和高压点火器电连接；

多个接线柱，分别电连接多个延时器和高压点火器，用于提供触电安全保护，所述多个接线柱在切割枪体切割铸坯时是一直是导通的；

高压点火器，用于产生高压脉冲电压并通过点火电极接线柱与点火电极电连接，所述高压脉冲电压通过点火电极的正电极击穿空气到达点火电极的负电极，产生电火花，电火花将点火部件喷出的点火燃气点燃；

点火电极接线柱，用于连接高压点火器和点火电极；

所述多个延时器，分别电连接点火电磁阀、切割氧电磁阀、预热氧电磁阀和切割燃气电磁阀，用于控制各个电磁阀的接通工作时长，与各个延时器对应的开关接通时，相应的电磁阀开启，延时器的延时结束时，相应的电磁阀关闭。

2.根据权利要求1所述的控制装置，还包括：

整流变压器，用于向转换开关、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、所述多个接线柱、高压点火器、点火电极接线柱及所述多个延时器提供直流电。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，还包括：

能源介质箱，能源介质箱包括两个入口和多个出口，两个入口分别接外部燃气源和外部氧气源，所述多个出口包括点火燃气出口、预热氧出口、切割燃气出口和切割氧出口。

4.根据权利要求3所述的控制装置，其中，

所述多个出口还包括点火氧气出口。

5.根据权利要求3所述的控制装置，其中，

能源介质箱根据各种气体所需比例对各个入口和出口的大小进行配置。

6.根据权利要求1至2中任一项所述的控制装置，还包括：

铸坯长度测量装置，用于测量铸坯经过的长度，当铸坯长度等于目标值时，铸坯长度测量装置向机架发送抱夹指令，然后机架抱夹铸坯，机架再向转换开关发送抱夹信号。

7.根据权利要求1至2中任一项所述的控制装置，其中

控制装置还与进水管的电磁阀和出水管的电磁阀电连接，用于控制进水管和出水管的开关。

8.根据权利要求3所述的控制装置，还包括：

铸坯长度测量装置，用于测量铸坯经过的长度，当铸坯长度等于目标值时，铸坯长度测量装置向机架发送抱夹指令，然后机架抱夹铸坯，机架再向转换开关发送抱夹信号。

9.根据权利要求3所述的控制装置，其中

控制装置还与进水管的电磁阀和出水管的电磁阀电连接，用于控制进水管和出水管的开关。

10.一种铸坯切割系统，包括：

辊道，铸坯能够在辊道的带动下沿运行轨道前进；

自动点火切割装置，包括切割枪体、机架以及如权利要求1-7中任一项所述的铸坯切割控制装置，切割枪体安装在机架上，铸坯切割控制装置与机架以及切割枪体中各个管路的电磁阀电连接，切割枪体能够随着机架沿着运行轨道运动，切割枪体还能够在垂直于铸坯的运动方向的方向上运动，

其中，当待切割铸坯的实际长度达到预定长度时，所述机架立即抱紧铸坯，同时向铸坯切割控制装置中的转换开关发出抱夹信号，铸坯切割控制装置控制切割枪体进行切割。

11.根据权利要求10所述的铸坯切割系统，其中，

当将铸坯切断后，完成一个切割周期，铸坯切割控制装置关闭切割氧电磁阀、预热氧电磁阀和切割燃气电磁阀，使得切割枪体熄火，铸坯切割控制装置接着向机架发出指令，让机架带动切割枪体脱离铸坯并返回到起始位置，等待下一个切割周期，此时系统处于待机状态，直到铸坯将要达到预定长度时，准备开始下一个切割周期的自动切割。

12.一种利用如权利要求3、4、5、8、9中任一项所述的铸坯切割控制装置进行铸坯切割的方法，包括：

高压点火器启动工作，点火电极持续打出电火花，接着打开能源介质箱的燃气入口和氧气入口处的电磁阀，再打开点火电磁阀，使得点火燃气和点火氧气通入，点火部件燃气管中传输的燃气与点火部件氧气管传输的氧气混合并经点火部件喷口喷出后，被电火花引燃产生火焰柱；

打开预热氧电磁阀、切割燃气电磁阀和切割氧电磁阀，点火部件喷出的火焰柱喷到切割枪体的割嘴处，引燃从切割枪体的切割嘴芯喷出的燃气和氧气的混合气；

点火部件喷口的火焰柱持续一定时间后，自动关闭点火电磁阀，停止点火部件燃气管和点火部件氧气管中的气体供应，点火部件的火焰熄灭，再停止高压点火器的工作，停止点火电极打出电火花，完成一次点火过程；

切割枪体开始预热铸坯、切割铸坯直至铸坯被完全切割开，完成一个切割周期后，所述控制装置关闭切割氧电磁阀、预热氧电磁阀和切割燃气电磁阀，使得切割枪体熄火；

所述控制装置向机架发出指令，让机架带动切割枪体脱离铸坯并返回到起始位置，等待下一个切割周期，此时系统处于待机状态，直到待切割铸坯将要达到预定长度时，准备开始下一个切割周期的自动切割。