CN103567597A - 一种铸坯火焰切割自动控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铸坯火焰切割自动控制系统，包括控制器、燃气供给单元、氧气供给单元、对控制器发送脉冲信号以便其计算出铸坯实际切割厚度的脉冲发生器、与控制器相接的电源、与控制器相接且向所述控制器发送定尺信号的定尺测量系统、对铸坯进行切割的火焰切割装置、分别由割车变频器和割枪变频器驱动并带动所述火焰切割装置工作的电机一和电机二、分别与控制器相接的燃气电磁阀、氧气电磁阀、夹坯电磁阀以及脉冲点火器和火焰检测器。本发明采用无接触式图像定尺检测系统和自动点火装置，它克服了以往测量系统误差大、故障频繁、不易维护等缺点，提高了铸坯合格率，同时节省了能源。

Description

一种铸坯火焰切割自动控制系统
技术领域
本发明涉及一种自动控制系统，尤其是涉及一种铸坯火焰切割自动控制系统。
背景技术
在连铸机生产过程中,火焰切割机将钢坯切割成一定长度,以满足轧钢机轧钢要求。由于火焰切割机是在高温下长时间持续运行,所以要求其具有极高的可靠性和良好的可维修性。在目前的连铸火焰定尺切割系统中，切割机与铸坯同步工作的各位置，切割氧气，能源介质的开闭等，一般都依赖行程开关、接近开关等检测元件发出信号的准确无误才能正常工作，而连铸机铸坯切割现场环境恶劣，高温、水淋、粉尘、撞击等现象都会影响检测元件的寿命，是经常造成检测元件、线路损坏的原因。同时，现有的铸坯火焰切割系统存在自动化程度低，铸坯长度测量系统安装复杂，调整困难，定位误差大等缺点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种铸坯火焰切割自动控制系统，其结构简单且使用操作方便，实现了全面自动化控制,且能安全、稳定、高效运行。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征在于：包括控制器、燃气供给单元、氧气供给单元、对控制器发送脉冲信号以便其计算出铸坯实际切割厚度的脉冲发生器、与控制器相接的电源、与控制器相接且向所述控制器发送定尺信号的定尺测量系统、对铸坯进行切割的火焰切割装置、分别由割车变频器和割枪变频器驱动并带动所述火焰切割装置工作的电机一和电机二、与控制器相接且对所述燃气供给单元进行开闭控制的燃气电磁阀、与控制器相接且对所述氧气供给单元进行开闭控制的氧气电磁阀、与控制器相接且对所述铸坯进行夹放控制的夹坯电磁阀以及分别与控制器相接的脉冲点火器和火焰检测器；所述火焰切割装置包括切割小车、安装在切割小车上的铸坯夹具机构和安装在铸坯夹具机构上的切割枪，所述切割枪上设置有割嘴，脉冲点火器和火焰检测器均安装在所述割嘴一侧；所述定尺测量系统包括摄取铸坯运动图像的摄像机、与摄像机相接且对所述图像进行数字化的图像采集卡、将图像采集卡传送来的数字图像进行预处理以检测所述铸坯长度信号的图像处理单元以及与控制器相接的切割枪定位检测单元，所述图像采集卡分别与摄像机和图像处理单元相接，所述图像处理单元与控制器相接；所述割车变频器分别与电机一和控制器相接，所述割枪变频器分别与电机二和控制器相接，所述电机一与切割小车相接，所述电机二与切割枪相接，所述脉冲发生器分别与控制器和电源相接，所述燃气供给单元与切割枪之间通过供气管道一连接，所述氧气供给单元与切割枪之间通过供气管道二连接，所述切割枪上设置有供所述供气管道一和供气管道二与其相接的连接口，所述燃气电磁阀安装在所述供气管道一上，所述氧气电磁阀安装在所述供气管道二上，所述夹坯电磁阀安装在铸坯夹具机构上。
上述一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征是：还包括在铸坯火焰切割过程中对所述割嘴上的挂渣进行清理的自动清渣单元，所述自动清渣单元与控制器相接。
上述一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征是：所述控制器为PLC。
上述一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征是：所述图像处理单元为工控机。
上述一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征是：所述切割枪定位检测单元为安装在切割枪上的位置传感器。
上述一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征是：所述燃气供给单元包括通过供气管道依次相接的燃气分离制取系统、脱水干燥系统和调压系统，且所述燃气为经焦炉煤气分离制取得到的氢气。
上述一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征是：所述割嘴上设置有燃气出气口和氧气出气口。
上述一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征是：所述电源为24V直流稳压电源。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、结构简单，安装布设方便，投入成本低，智能化程度高。
2、定尺控制系统采用切割枪定位检测与无接触式图像检测系统相结合的技术,它克服了以往通过安装测量辊来测量铸坯长度时所带来的误差大、故障频繁、不易维护等缺点，提高了铸坯定尺合格率。
3、系统工作可靠，切割机与铸坯同步运行平稳、可靠、无滞后现象，快速返回原点定位误差小。
4、采用自动点火装置，解决了在连续生产过程中，两次切割之间为留住火种而白白浪费燃气和氧气的不合理现象。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
附图标记说明:
1—控制器；        2—定尺测量系统；        2-1—摄像机；
2-2—图像采集卡；  2-3—图像处理单元；      2-4—切割枪定位检测单元；
3—火焰切割装置；  3-1—切割小车；          3-2—铸坯夹具机构；
3-3—切割枪；      4—割车变频器；          5—割枪变频器；
6—电机一；        7—电机二；              8—脉冲发生器；
9—电源；          10—燃气电磁阀；         11—氧气电磁阀；
12—夹坯电磁阀     13—脉冲点火器；         14—火焰检测器；
15—自动清渣单元。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括控制器1、燃气供给单元、氧气供给单元、对控制器1发送脉冲信号以便其计算出铸坯实际切割厚度的脉冲发生器8、与控制器1相接的电源9、与控制器1相接且向所述控制器发送定尺信号的定尺测量系统2、对铸坯进行切割的火焰切割装置3、分别由割车变频器4和割枪变频器5驱动并带动所述火焰切割装置工作的电机一6和电机二7、与控制器1相接且对所述燃气供给单元进行开闭控制的燃气电磁阀10、与控制器1相接且对所述氧气供给单元进行开闭控制的氧气电磁阀11、与控制器1相接且对所述铸坯进行夹放控制的夹坯电磁阀12以及分别与控制器1相接的脉冲点火器13和火焰检测器14；所述火焰切割装置3包括切割小车3-1、安装在切割小车3-1上的铸坯夹具机构3-2和安装在铸坯夹具机构3-2上的切割枪3-3，所述切割枪上设置有割嘴，脉冲点火器13和火焰检测器14均安装在所述割嘴一侧；所述定尺测量系统2包括摄取铸坯运动图像的摄像机2-1、与摄像机2-1相接且对所述图像进行数字化的图像采集卡2-2、将图像采集卡2-2传送来的数字图像进行预处理以检测所述铸坯长度信号的图像处理单元2-3以及与控制器1相接的切割枪定位检测单元2-4，所述图像采集卡2-2分别与摄像机2-1和图像处理单元2-3相接，所述图像处理单元2-3与控制器1相接；所述割车变频器4分别与电机一6和控制器1相接，所述割枪变频器5分别与电机二7和控制器1相接，所述电机一6与切割小车3-1相接，所述电机二7与切割枪3-3相接，所述脉冲发生器8分别与控制器1和电源9相接，所述燃气供给单元与切割枪3-3之间通过供气管道一连接，所述氧气供给单元与切割枪3-3之间通过供气管道二连接，所述切割枪3-3上设置有供所述供气管道一和供气管道二与其相接的连接口，所述燃气电磁阀10安装在所述供气管道一上，所述氧气电磁阀11安装在所述供气管道二上，所述夹坯电磁阀12安装在铸坯夹具机构3-2上。
本实施例中，还包括在铸坯火焰切割过程中对所述割嘴上的挂渣进行清理的自动清渣单元15，所述自动清渣单元与控制器1相接。
本实施例中，所述控制器1为PLC。
本实施例中，所述图像处理单元2-3为工控机。
本实施例中，所述切割枪定位检测单元2-4为安装在切割枪3-3上的位置传感器。
本实施例中，所述燃气供给单元包括通过供气管道依次相接的燃气分离制取系统、脱水干燥系统和调压系统，且所述燃气为经焦炉煤气分离制取得到的氢气。
本实施例中，所述割嘴上设置有燃气出气口和氧气出气口。
本实施例中，所述电源9为24V直流稳压电源。
本发明的工作过程为：系统上电后，首先设定定尺数值，启动“红外定尺测量”，由摄像机2-1摄取铸坯运动图像，图像经图像采集卡2-2数字化后送到图像处理单元2-3，图像处理单元2-3对所述铸坯的数字图像进行预处理，检测所述铸坯的边缘，得到图像定尺测量值，与此同时，切割枪定位检测单元2-4检测切割枪3-3的实时位置，得到切割枪定位修正值，而所述图像定尺测量值和所述切割枪定位修正值之差即为定尺切割信号；控制器1得到所述定尺切割信号后，夹坯电磁阀12控制铸坯夹具机构3-2动作，使切割小车3-1与所述铸坯在电机一6驱动下同步向前行驶，同时控制器1将燃气电磁阀10、氧气电磁阀11以及脉冲点火器13打开，脉冲点火器13向切割枪3-3的割嘴发射电火花点燃燃气与氧气的混合气体并形成火焰，火焰检测器14检测到火焰后发出信号关闭脉冲点火器13，电机二7在控制器1的控制下驱动切割枪3-3开始切割；在切割过程中，由于切割厚度不断变化，依靠控制器1和割枪变频器5的协同工作来实现切割枪3-3的变速运动：切割开始时,控制器1便获取脉冲发生器8所发出的脉冲,并计算出实际的切割厚度，利用实际切割厚度和设定切割厚度,得到变速点到达的信息，当变速点到达时,控制器1就控制割枪变频器5来驱动电机二7做平滑变速,从而实现铸坯厚度与切割速度的匹配；切割完毕后，由控制器1控制燃气电磁阀10和氧气电磁阀11断电，关闭切割枪3-3，然后夹坯电磁阀12动作，火焰切割装置3脱离铸坯。此外，在切割过程中，自动清渣单元15在控制器1的作用下将切割枪3-3割嘴上的挂渣实时清理。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征在于：包括控制器（1）、燃气供给单元、氧气供给单元、对控制器（1）发送脉冲信号以便其计算出铸坯实际切割厚度的脉冲发生器（8）、与控制器（1）相接的电源（9）、与控制器（1）相接且向所述控制器发送定尺信号的定尺测量系统（2）、对铸坯进行切割的火焰切割装置（3）、分别由割车变频器（4）和割枪变频器（5）驱动并带动所述火焰切割装置工作的电机一（6）和电机二（7）、与控制器（1）相接且对所述燃气供给单元进行开闭控制的燃气电磁阀（10）、与控制器（1）相接且对所述氧气供给单元进行开闭控制的氧气电磁阀（11）、与控制器（1）相接且对所述铸坯进行夹放控制的夹坯电磁阀（12）以及分别与控制器（1）相接的脉冲点火器（13）和火焰检测器（14）；所述火焰切割装置（3）包括切割小车（3-1）、安装在切割小车（3-1）上的铸坯夹具机构（3-2）和安装在铸坯夹具机构（3-2）上的切割枪（3-3），所述切割枪上设置有割嘴，脉冲点火器（13）和火焰检测器（14）均安装在所述割嘴一侧；所述定尺测量系统（2）包括摄取铸坯运动图像的摄像机（2-1）、与摄像机（2-1）相接且对所述图像进行数字化的图像采集卡（2-2）、将图像采集卡（2-2）传送来的数字图像进行预处理以检测所述铸坯长度信号的图像处理单元（2-3）以及与控制器（1）相接的切割枪定位检测单元（2-4），所述图像采集卡（2-2）分别与摄像机（2-1）和图像处理单元（2-3）相接，所述图像处理单元（2-3）与控制器（1）相接；所述割车变频器（4）分别与电机一（6）和控制器（1）相接，所述割枪变频器（5）分别与电机二（7）和控制器（1）相接，所述电机一（6）与切割小车（3-1）相接，所述电机二（7）与切割枪（3-3）相接，所述脉冲发生器（8）分别与控制器（1）和电源（9）相接，所述燃气供给单元与切割枪（3-3）之间通过供气管道一连接，所述氧气供给单元与切割枪（3-3）之间通过供气管道二连接，所述切割枪（3-3）上设置有供所述供气管道一和供气管道二与其相接的连接口，所述燃气电磁阀（10）安装在所述供气管道一上，所述氧气电磁阀（11）安装在所述供气管道二上，所述夹坯电磁阀（12）安装在铸坯夹具机构（3-2）上。
2.按照权利要求1所述的一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征在于：还包括在铸坯火焰切割过程中对所述割嘴上的挂渣进行清理的自动清渣单元（15），所述自动清渣单元与控制器（1）相接。
3.按照权利要求1或2所述的一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征在于：所述控制器（1）为PLC。
4.按照权利要求1或2所述的一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征在于：所述图像处理单元（2-3）为工控机。
5.按照权利要求1或2所述的一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征在于：所述切割枪定位检测单元（2-4）为安装在切割枪（3-3）上的位置检测编码器。
6.按照权利要求1或2所述的一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征在于：所述燃气供给单元包括通过供气管道依次相接的燃气分离制取系统、脱水干燥系统和调压系统，且所述燃气为经焦炉煤气分离制取得到的氢气。
7.按照权利要求1或2所述的一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征在于：所述割嘴上设置有燃气出气口和氧气出气口。
8.按照权利要求1或2所述的一种铸坯火焰切割自动控制系统，其特征在于：所述电源（9）为24V直流稳压电源。
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