1 引言

萊鋼煉鋼廠新二區(qū)5#連鑄紅外切割定尺系統(tǒng)自正式投產(chǎn)以來(lái)，頻繁出現(xiàn)不檢測(cè)或切長(zhǎng)短尺的現(xiàn)象，在此條件下，通過(guò)對(duì)定尺系統(tǒng)的改造，利用編程算出切割尺寸并發(fā)出切割信號(hào)，避免了原有紅外定尺系統(tǒng)依靠攝像頭檢測(cè)鑄坯長(zhǎng)度，容易受外界環(huán)境的影響，故障率較高等缺點(diǎn)。本系統(tǒng)的成功應(yīng)用，不僅降低了生產(chǎn)成本，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且還大大提高了鋼坯成坯合格率，提高了生產(chǎn)率。

2 模擬切割系統(tǒng)的自動(dòng)控制

2.1模擬切割定尺自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件

本系統(tǒng)涉及到的連鑄機(jī)設(shè)備有鑄流西門(mén)子s7-400控制系統(tǒng)、液面自控系統(tǒng)、執(zhí)行設(shè)備（包括火焰切割機(jī)、加緊汽缸、返回汽缸）等，需要通訊模塊與變頻器建立通訊連接，通過(guò)AI和DI采集的數(shù)據(jù)送到CPU，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，通過(guò)DO模板發(fā)出命令，致使繼電器和接觸器吸合，使汽缸、火切機(jī)完成切割動(dòng)作。圖1為本系統(tǒng)的切割原理方框圖。

具體采集的數(shù)據(jù)通過(guò)上位機(jī)顯示。如圖2所示。

圖2本系統(tǒng)的監(jiān)控操作畫(huà)面

2.2模擬定尺切割系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)

模擬定尺切割系統(tǒng)直接利用連鑄機(jī)鑄流西門(mén)子S7-400控制系統(tǒng)采集的鑄坯瞬時(shí)拉速V，進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算得到鑄坯行程，并根據(jù)鑄坯行程控制火焰切割機(jī)、加緊汽缸、返回汽缸完成鑄坯切割。整個(gè)過(guò)程在連鑄機(jī)鑄流西門(mén)子S7-400控制系統(tǒng)中完成，編程語(yǔ)言使用STEP7，操作及監(jiān)控畫(huà)面在鑄機(jī)工控機(jī)（使用WINCC6.0）上完成，無(wú)需額外設(shè)備。其工作原理如下：

（1）數(shù)據(jù)采集。為實(shí)現(xiàn)連續(xù)鑄坯及鑄坯的配水冷卻，鑄流自動(dòng)控制系統(tǒng)已將鑄坯瞬時(shí)拉速V采集并儲(chǔ)存，其過(guò)程如下：通過(guò)S7-400AI模板采集液面自控系統(tǒng)中的鋼水液面高度數(shù)據(jù)PIW264（0-27648），CPU據(jù)此數(shù)據(jù)通過(guò)PROFIBUS通訊將控制字賦至拉矯機(jī)變頻器，使拉矯機(jī)電機(jī)以頻率f轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)以下公式可計(jì)算出拉矯輥瞬時(shí)轉(zhuǎn)速V

其中：

：電機(jī)頻率

：電機(jī)極對(duì)數(shù)

：電機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)

：減速機(jī)變速比

：拉矯輥直徑

在拉矯輥與鑄坯不打滑的情況下，拉矯棍瞬時(shí)轉(zhuǎn)速V與鑄坯瞬時(shí)拉速相等，將V儲(chǔ)存于STEP7數(shù)據(jù)塊中，以備下一步編程調(diào)用。整個(gè)采集及運(yùn)算程序在STEP7中完成。

（2）數(shù)據(jù)處理。在程序中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并根據(jù)切割尺寸發(fā)出切割信號(hào)。由于采集到的是鑄坯瞬時(shí)拉速，不難得出鑄坯一段時(shí)間內(nèi)的行程，因此作如下處理：以80ms為基本單位，在每個(gè)80ms開(kāi)始時(shí)采集鑄坯瞬時(shí)拉速 ，在80ms開(kāi)始時(shí)采集鑄坯瞬時(shí)拉速 ，這樣鑄坯的行程S可由以下公式得出：

其中：

：鑄坯的行程

：鑄坯每個(gè)80ms的行程

：鑄坯每個(gè)80ms的平均速度

：每個(gè)80ms開(kāi)始時(shí)的瞬時(shí)拉速

：每個(gè)80ms結(jié)束時(shí)的瞬時(shí)拉速

：在監(jiān)控操作畫(huà)面上設(shè)定的定尺長(zhǎng)度

：根據(jù)實(shí)際工況設(shè)定的補(bǔ)償系數(shù)

當(dāng) 時(shí)，控制系統(tǒng)向夾緊汽缸發(fā)出切割信號(hào)，信號(hào)發(fā)出后，控制系統(tǒng)將S清零。整個(gè)運(yùn)算及控制程序在STEP7中完成。

（3）控制動(dòng)作。切割信號(hào)發(fā)出后，夾緊汽缸動(dòng)作將鑄坯夾緊，汽缸到位后，切割小車的切割槍開(kāi)始切割，小車沿與鑄坯行走垂直方向運(yùn)動(dòng)，將其切斷，其中夾緊汽缸與切割小車一體組成火焰切割機(jī)，在切割過(guò)程中與鑄坯一起運(yùn)動(dòng)，切割完成后，返回汽缸動(dòng)作將火焰切割機(jī)推回原位。以上設(shè)備均為連鑄機(jī)自帶常規(guī)設(shè)備，控制程序STEP7中完成。

（4）尾坯處理。拉尾坯時(shí)，拉矯機(jī)與鑄坯不接觸，此時(shí)由操作人員通過(guò)操作臺(tái)對(duì)尾坯進(jìn)行手動(dòng)處理。

3 模擬定尺程序設(shè)計(jì)

從變頻器80ms采集一次鋼坯瞬間速度，經(jīng)過(guò)單位換算處理，放入DB200.DBD12。每次計(jì)算的值經(jīng)過(guò)修正，累加一起，當(dāng)達(dá)到切割的定尺長(zhǎng)度時(shí)，便發(fā)出切割命令，同時(shí)便把DB200.DBD16賦予0，重新計(jì)算下一根。程序如下：

4 結(jié)束語(yǔ)

本模擬定尺切割系統(tǒng)無(wú)需投資額外設(shè)備，能夠在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作，操作維護(hù)簡(jiǎn)單，尺寸精度較高，通過(guò)應(yīng)用模擬定尺切割系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)，切實(shí)達(dá)到了檢測(cè)快速準(zhǔn)確、抗干擾能力強(qiáng)、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定以及近于零維護(hù)的目的，為銀前5#連鑄的順利生產(chǎn)起到了強(qiáng)有力的保障作用。模擬定尺切割系統(tǒng)投入運(yùn)行后，至今未發(fā)生一次故障，徹底解決了紅外定尺系統(tǒng)存在的諸多問(wèn)題。鋼坯合格率基本100%，直接經(jīng)濟(jì)效益70余萬(wàn)元/年?；究朔四壳巴ㄓ玫倪B鑄紅外定尺切割系統(tǒng)安裝調(diào)試過(guò)程復(fù)雜，對(duì)鑄坯溫度、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境有很高的要求，故障率較高等缺點(diǎn)。