CN113579189A - 一种不锈钢板坯立式连铸火切机控制装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于不锈钢板坯连铸火切技术领域，具体公开了一种不锈钢板坯立式连铸火切机控制装置，该装置以可编程控制器作为核心控制器，负责完成火切机主体逻辑控制功能，数字伺服控制器驱动主切割枪和副切割抢的前进和后退运行，数字交流变频器驱动切割大车的提升运行，可编程控制器、数字伺服控制器和数字交流变频器三者之间通过现场总线进行信号通讯；另外，还公开了具体的控制方法，该装置基于最新数字伺服控制技术，彻底解决了目前生产中使用的可编程控制器、模拟伺服控制系统、交流变频系统及控制面板等产品稳定性明显降低、故障率明显增高给生产带来威胁的问题，适合了生产的更高要求，提高了火切机生产效率。
Description
技术领域
本发明属于不锈钢板坯连铸火切技术领域，具体涉及一种不锈钢板坯立式连铸火切机控制装置及控制方法。
背景技术
目前，国内仅有两家钢厂具有立式连铸不锈钢板坯生产线,这两条生产线建成于2000年前。火切机环节是生产立式连铸不锈钢坯的一个瓶颈环节。不锈钢板坯立式连铸火切机核心CPU控制器采用西门子S5系列可编程控制器，火焰切割枪的控制采用西门子611U模拟伺服控制系统，切割大车的控制采用西门子MM440交流变频系统，操作屏采用德国LAUER公司PCS095控制面板。
立式连铸不锈钢板坯生产线经过20年生产运行，不锈钢板坯立式连铸火切机S5系列可编程控制器、611U模拟伺服控制系统、西门子MM440交流变频系统及德国LAUER公司PCS095控制面板的稳定性明显降低，故障率明显增高，而且S5系列可编程控制器、611U模拟伺服控制系统、西门子MM440交流变频系统及德国LAUER公司PCS095控制面板，都属于淘汰产品，早已经停产，备件严重短缺，这给立式连铸不锈钢板坯的安全稳定生产，带来严重威胁。
同时，不锈钢板坯立式连铸火切机软件控制程序经过20年的运行，也暴露出一些急需改进的缺陷，这些缺陷一定程度上制约了火切机生产效率的提高。
发明内容
为解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种不锈钢板坯立式连铸火切机控制装置，该装置基于最新数字伺服控制技术，彻底解决了目前生产中使用的S5系列可编程控制器、611U模拟伺服控制系统、西门子MM440交流变频系统及德国LAUER公司PCS095控制面板等淘汰产品给生产带来的威胁，通过本控制方法满足了生产的更高要求，提高了火切机生产效率。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种不锈钢板坯立式连铸火切机控制装置，包括可编程控制器，切割大车电机编码器与可编程控制器进行信号通讯。
切割大车电机分别与数字交流变频器、可编程控制器进行通讯。
测量轮编码器与可编程控制器进行信号通讯。
操作面板与可编程控制器进行信号通讯。
夹臂接触器与可编程控制器进行信号通讯。
天然气火焰电磁阀与可编程控制器进行信号通讯。
主切割枪端子扩展模块的一端与可编程控制器进行通讯，主切割枪端子扩展模块的另一端与数字伺服控制器进行通讯。
副切割枪端子扩展模块的一端与可编程控制器进行通讯，副切割枪端子扩展模块的另一端与数字伺服控制器进行通讯。
主切割枪伺服电机与数字伺服控制器进行通讯。
主切割枪传感器模块与数字伺服控制器进行通讯。
副切割枪伺服电机与数字伺服控制器进行通讯。
副切割枪传感器模块与数字伺服控制器进行通讯。
数字交流变频器、可编程控制器与数字伺服控制器通过现场总线进行信号通讯。
本控制装置采用最新高性能可编程控制器、数字伺服控制器和数字交流变频器为主体控制部件，最新高性能可编程控制器作为核心控制器，负责完成火切机主体逻辑控制功能；数字伺服控制器驱动主切割枪和副切割抢的前进和后退运行；数字交流变频器驱动切割大车的提升运行。最新高性能可编程控制器、数字伺服控制器和数字交流变频器三者之间通过现场总线进行信号通讯。
一种不锈钢板坯立式连铸火切机控制方法，具体操作步骤如下：
正常生产时，通过操作面板，把运行模式至于“自动”位置。
不锈钢板坯立式连铸生产时，测量轮紧紧靠在钢坯表面，随着钢坯下降，测量轮同步转动，测量轮通过转轴带着测量轮编码器同步转动，从而测量出下行钢坯的长度脉冲，该脉冲送至最新高性能可编程控制器内置的高速计数模块，根据预置参数自动计算出实时钢坯定尺长度。
最新高性能可编程控制器根据实时钢坯定尺长度及其他数据进行逻辑判断，适时生成夹臂夹紧指令，该指令送至夹臂接触器，从而启动夹臂夹紧运行，直至夹臂夹紧钢坯两端。
夹臂夹紧钢坯两端后，与夹臂一体的切割大车随着钢坯同步下行，切割大车电机编码器也同步转动，由切割大车编码器测得切割大车位移脉冲信号，并传给最新高性能可编程控制器内置的高速计数模块，最新高性能可编程控制器里根据预置参数自动计算出切割大车的下行位置。
在最新高性能可编程控制器生成夹臂夹紧指令的同时，也生成主、副切割枪的前进运行指令，该指令通过现场总线传输给数字伺服控制器，进而启动主、副切割枪伺服电机前进运转，驱动主、副切割枪前进并靠近钢坯两侧进行切割。主、副切割枪伺服电机运转的同时，分别由各自的传感器模块把伺服电机转速信号传输进数字伺服控制器，从而形成闭环，以稳定切割枪伺服电机的转速。同时，数字伺服控制器把主、副切割枪的转速信号分别经各自的端子扩展模块转换为位移脉冲信号，发送给最新高性能可编程控制器内置的高速计数模块，从而在最新高性能可编程控制器里，根据预置参数，自动计算出主、副切割枪的前进运行位置。
在最新高性能可编程控制器生成夹臂夹紧指令的同时，也生成天然气火焰电磁阀启动指令，该指令经最新高性能可编程控制器的开关量输出模块，传送给天然气火焰电磁阀，从而开启切割枪火焰以便进行钢坯切割。
钢坯切割完后，最新高性能可编程控制器生成夹臂松开指令，该指令送至夹臂接触器，从而启动夹臂松开运行，使夹臂脱离钢坯两端。
在最新高性能可编程控制器生成夹臂松开指令的同时，也生成天然气火焰电磁阀关闭指令，该指令经最新高性能可编程控制器的开关量输出模块，传送给天然气火焰电磁阀，从而关闭切割枪火焰，停止切割。
在最新高性能可编程控制器生成夹臂松开指令的同时，也生成切割大车提升运行指令，该指令通过现场总线传输给数字交流变频器，进而启动切割大车电机运转，驱动切割大车提升运行。切割大车电机运转的同时，由切割大车编码器测得切割大车位移脉冲信号，并传给最新高性能可编程控制器内置的高速计数模块，从而在最新高性能可编程控制器里，根据预置参数，自动计算出切割大车的提升位置，大车提升至顶端极限位置后，停止运行。
在最新高性能可编程控制器生成夹臂松开指令的同时，也生成主、副切割枪和后退运行指令，该指令通过现场总线传输给数字伺服控制器，进而启动主、副切割枪伺服电机后退运转，驱动主、副切割枪后退，以便撤离切割位置。主、副切割枪伺服电机运转的同时，由传感器模块将伺服电机转速信号传输进数字伺服控制器，从而形成闭环，以稳定切割枪伺服电机的转速。同时，数字伺服控制器把主、副切割枪的转速信号分别经各自的端子扩展模块转换为位移脉冲信号，发送给最新高性能可编程控制器内置的高速计数模块，从而在最新高性能可编程控制器里，根据预置参数，自动计算出主、副切割枪的后退运行位置，当主、副切割枪后退到零位后，停止后退。
至此，一次切割完成，等待下一次切割。
本发明基于最新数字伺服控制技术，彻底解决了目前生产中使用的S5系列可编程控制器、611U模拟伺服控制系统、西门子MM440交流变频系统及德国LAUER公司PCS 095控制面板等淘汰产品给生产带来的威胁；同时，本发明的不锈钢板坯立式连铸火切机控制方法，适合了生产的更高要求，提高了火切机生产效率。
附图说明
图1为不锈钢板坯立式连铸火切机控制装置的结构示意图。
图2为不锈钢板坯立式连铸火切机控制的逻辑图。
图中，图1中，1为可编程控制器，2为数字伺服控制器，3为数字交流变频器，4为现场总线，5为操作面板，6为测量轮，7为测量轮编码器，8为夹臂接触器，9为切割大车电机，10为切割大车电机编码器，11为主切割枪伺服电机，12为副切割枪伺服电机，13为主切割枪传感器模块，14为副切割枪传感器模块，15为主切割枪端子扩展模块，16为副切割枪端子扩展模块，17为天然气火焰电磁阀。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种不锈钢板坯立式连铸火切机控制装置，采用最新高性能S7-1500可编程控制器1、S120数字伺服控制器2和G120数字交流变频器3为主体控制部件。S7-1500可编程控制器1作为核心控制器，负责完成火切机主体逻辑控制功能；S120数字伺服控制器2驱动主切割枪和副切割抢的前进和后退运行；G120数字交流变频器3驱动切割大车的提升运行。S7-1500可编程控制器1、S120数字伺服控制器2和G120数字交流变频器3三者之间通过PROFIBUS-DP现场总线4进行信号通讯。
不锈钢板坯立式连铸火切机控制方法，正常生产时，通过MP277操作面板5将运行模式至于“自动”位置。
不锈钢板坯立式连铸生产时，测量轮6紧紧靠在钢坯表面，随着钢坯下降，测量轮同步转动，测量轮通过转轴，带着测量轮编码器7同步转动，从而测量出下行钢坯的长度脉冲，该脉冲送至S7-1500可编程控制器1内置的高速计数模块，进而根据预置参数，自动计算出实时钢坯定尺长度。
S7-1500可编程控制器1根据实时钢坯定尺长度及其他数据，进行逻辑判断，适时生成夹臂夹紧指令，该指令送至夹臂接触器8，从而启动夹臂夹紧运行，直至夹臂夹紧钢坯两端。
夹臂夹紧钢坯两端后，与夹臂一体的切割大车随着钢坯同步下行，切割大车电机编码器10也同步转动，由切割大车电机编码器10测得切割大车位移脉冲信号，并传给S7-1500可编程控制器1内置的高速计数模块，从而在S7-1500可编程控制器里，根据预置参数，自动计算出切割大车的下行位置。
在S7-1500可编程控制器1生成夹臂夹紧指令的同时，也生成主、副切割枪的前进运行指令，该指令通过PROFIBUS-DP现场总线4传输给S120数字伺服控制器2，进而启动主、副切割枪伺服电机11和12的前进运转，驱动主、副切割枪前进，以便靠近钢坯两侧，进行切割。主、副切割枪伺服电机11和12运转的同时，分别由传感器模块13和14把伺服电机转速信号传输进S120数字伺服控制器2，从而形成闭环，以稳定切割枪伺服电机的转速。同时，S120数字伺服控制器2把主、副切割枪的转速信号分别经端子扩展模块15和16转换为位移脉冲信号，发送给S7-1500可编程控制器内置的高速计数模块，从而在S7-1500可编程控制器里，根据预置参数，自动计算出主、副切割枪的前进运行位置。
在S7-1500可编程控制器生成夹臂夹紧指令的同时，也生成天然气火焰电磁阀17启动指令，该指令经S7-1500可编程控制器的开关量输出模块，传送给天然气火焰电磁阀17，从而开启切割枪火焰，以便进行钢坯切割。
钢坯切割完后，S7-1500可编程控制器生成夹臂松开指令，该指令送至夹臂接触器8，从而启动夹臂松开运行，使夹臂脱离钢坯两端。
在S7-1500可编程控制器1生成夹臂松开指令的同时，也生成天然气火焰电磁阀8关闭指令，该指令经S7-1500可编程控制器的开关量输出模块，传送给天然气火焰电磁阀8，从而关闭切割枪火焰，停止切割。
在S7-1500可编程控制器1生成夹臂松开指令的同时，也生成切割大车提升运行指令，该指令通过PROFIBUS-DP现场总线4传输给G120数字交流变频器3，进而启动切割大车电机9运转，驱动切割大车提升运行。切割大车电机9运转的同时，由切割大车电机编码器10测得切割大车位移脉冲信号，并传给S7-1500可编程控制器1内置的高速计数模块，从而在S7-1500可编程控制器1里，根据预置参数，自动计算出切割大车的提升位置，大车提升至顶端极限位置后，停止运行。
在S7-1500可编程控制器1生成夹臂松开指令的同时，也生成主、副切割枪和后退运行指令，该指令通过PROFIBUS-DP现场总线4传输给S120数字伺服控制器2，进而启动主、副切割枪伺服电机11和12的后退运转，驱动主、副切割枪后退，以便撤离切割位置。主、副切割枪伺服电机11和12运转的同时，分别由传感器模块13和14把伺服电机转速信号传输进S120数字伺服控制器2，从而形成闭环，以稳定切割枪伺服电机11和12的转速。同时，S120数字伺服控制器2把主、副切割枪的转速信号分别经端子扩展模块15和16转换为位移脉冲信号，发送给S7-1500可编程控制器1内置的高速计数模块，从而在S7-1500可编程控制器1里，根据预置参数，自动计算出主、副切割枪的后退运行位置，当主、副切割枪后退到零位后，停止后退。
至此，一次切割完成。等待下一次切割。
本发明基于最新数字伺服控制技术，彻底解决了目前生产中使用的S5系列可编程控制器、611U模拟伺服控制系统、西门子MM440交流变频系统及德国LAUER公司PCS 095控制面板等淘汰产品，给生产带来的威胁。同时，本发明的不锈钢板坯立式连铸火切机控制方法，适合了生产的更高要求，提高了火切机生产效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本发明范围内。
Claims (2)
1.一种不锈钢板坯立式连铸火切机控制装置，其特征在于，包括可编程控制器，切割大车电机编码器与可编程控制器进行信号通讯；
切割大车电机与数字交流变频器的一端相连，数字交流变频器的另一端与可编程控制器相连；
测量轮编码器与可编程控制器进行信号通讯；
操作面板与可编程控制器进行信号通讯；
夹臂接触器与可编程控制器进行信号通讯；
天然气火焰电磁阀与可编程控制器进行信号通讯；
主切割枪端子扩展模块的一端与可编程控制器进行通讯，主切割枪端子扩展模块的另一端与数字伺服控制器进行通讯；
副切割枪端子扩展模块的一端与可编程控制器进行通讯，副切割枪端子扩展模块的另一端与数字伺服控制器进行通讯；
主切割枪伺服电机与数字伺服控制器进行通讯；
主切割枪传感器模块与数字伺服控制器进行通讯；
副切割枪伺服电机与数字伺服控制器进行通讯；
副切割枪传感器模块与数字伺服控制器进行通讯；
数字交流变频器、可编程控制器与数字伺服控制器通过现场总线进行信号通讯。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢板坯立式连铸火切机控制方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
不锈钢板坯立式连铸生产时，测量轮紧靠在钢坯表面，随着钢坯下降，测量轮同步转动，测量轮通过转轴带着测量轮编码器同步转动，从而测量出下行钢坯的长度脉冲，该脉冲送至可编程控制器内置的高速计数模块，进而根据预置参数，自动计算出实时钢坯定尺长度；
可编程控制器根据实时钢坯定尺长度进行逻辑判断，适时生成夹臂夹紧指令，该指令送至夹臂接触器，夹臂夹紧钢坯两端；
夹臂夹紧钢坯两端后，与夹臂一体的切割大车随着钢坯同步下行，切割大车电机编码器同步转动，由切割大车编码器测得切割大车位移脉冲信号，并传给可编程控制器内置的高速计数模块，在可编程控制器里，根据预置参数自动计算出切割大车的下行位置；
在可编程控制器生成夹臂夹紧指令的同时，生成主切割枪、副切割枪的前进运行指令，该指令通过现场总线传输给数字伺服控制器，进而启动主切割枪伺服电机、副切割枪伺服电机前进运转，驱动主切割枪、副切割枪前进并靠近钢坯两侧进行切割；
主切割枪伺服电机、副切割枪伺服电机运转的同时，分别由各自的传感器模块把伺服电机转速信号传输进数字伺服控制器，形成闭环并稳定切割枪伺服电机的转速；同时，数字伺服控制器将主切割枪、副切割枪的转速信号分别经各自的端子扩展模块转换为位移脉冲信号，并发送给可编程控制器内置的高速计数模块，在可编程控制器里根据预置参数自动计算出主切割枪、副切割枪的前进运行位置；
在可编程控制器生成夹臂夹紧指令的同时，生成天然气火焰电磁阀启动指令，该指令经可编程控制器的开关量输出模块传送给天然气火焰电磁阀，开启切割枪火焰进行钢坯切割；
钢坯切割完后，可编程控制器生成夹臂松开指令，该指令送至夹臂接触器，夹臂松开并脱离钢坯两端；
在可编程控制器生成夹臂松开指令的同时，生成天然气火焰电磁阀关闭指令，该指令经可编程控制器的开关量输出模块传送给天然气火焰电磁阀，关闭切割枪火焰并停止切割；
在可编程控制器生成夹臂松开指令的同时，生成切割大车提升运行指令，该指令通过现场总线传输给数字交流变频器，启动切割大车电机启动，驱动切割大车提升运行，由切割大车编码器测得切割大车位移脉冲信号，并传给可编程控制器内置的高速计数模块，可编程控制器根据预置参数自动计算出切割大车的提升位置，大车提升至顶端极限位置后停止运行；
在可编程控制器生成夹臂松开指令的同时，生成主切割枪、副切割枪和后退运行指令，该指令通过现场总线传输给数字伺服控制器，启动主切割枪、副切割枪伺服电机后退运转，驱动主切割枪、副切割枪后退，撤离切割位置；
主切割枪、副切割枪伺服电机运转的同时，由传感器模块将伺服电机转速信号传输进数字伺服控制器，形成闭环以稳定切割枪伺服电机的转速，同时，数字伺服控制器将主切割枪、副切割枪的转速信号分别经各自的端子扩展模块转换为位移脉冲信号，并发送给可编程控制器内置的高速计数模块，在可编程控制器里，根据预置参数自动计算出主、副切割枪的后退运行位置，当主、副切割枪后退到零位后，停止后退；
至此，一次切割完成，等待下一次切割。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20211102 |