1 引言

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

2 模擬切割系統(tǒng)的自動控制

2.1模擬切割定尺自動控制系統(tǒng)的硬件

本系統(tǒng)涉及到的連鑄機設備有鑄流西門子s7-400控制系統(tǒng)、液面自控系統(tǒng)、執(zhí)行設備（包括火焰切割機、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AI和DI采集的數(shù)據(jù)送到CPU，經過數(shù)據(jù)處理，通過DO模板發(fā)出命令，致使繼電器和接觸器吸合，使汽缸、火切機完成切割動作。圖1為本系統(tǒng)的切割原理方框圖。

具體采集的數(shù)據(jù)通過上位機顯示。如圖2所示。

圖2本系統(tǒng)的監(jiān)控操作畫面

2.2模擬定尺切割系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)

模擬定尺切割系統(tǒng)直接利用連鑄機鑄流西門子S7-400控制系統(tǒng)采集的鑄坯瞬時拉速V，進行數(shù)學運算得到鑄坯行程，并根據(jù)鑄坯行程控制火焰切割機、加緊汽缸、返回汽缸完成鑄坯切割。整個過程在連鑄機鑄流西門子S7-400控制系統(tǒng)中完成，編程語言使用STEP7，操作及監(jiān)控畫面在鑄機工控機（使用WINCC6.0）上完成，無需額外設備。其工作原理如下：

（1）數(shù)據(jù)采集。為實現(xiàn)連續(xù)鑄坯及鑄坯的配水冷卻，鑄流自動控制系統(tǒng)已將鑄坯瞬時拉速V采集并儲存，其過程如下：通過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PROFIBUS通訊將控制字賦至拉矯機變頻器，使拉矯機電機以頻率f轉動，根據(jù)以下公式可計算出拉矯輥瞬時轉速V

其中：

：電機頻率

：電機極對數(shù)

：電機每分鐘轉數(shù)

：減速機變速比

：拉矯輥直徑

在拉矯輥與鑄坯不打滑的情況下，拉矯棍瞬時轉速V與鑄坯瞬時拉速相等，將V儲存于STEP7數(shù)據(jù)塊中，以備下一步編程調用。整個采集及運算程序在STEP7中完成。

（2）數(shù)據(jù)處理。在程序中對數(shù)據(jù)進行處理，并根據(jù)切割尺寸發(fā)出切割信號。由于采集到的是鑄坯瞬時拉速，不難得出鑄坯一段時間內的行程，因此作如下處理：以80ms為基本單位，在每個80ms開始時采集鑄坯瞬時拉速 ，在80ms開始時采集鑄坯瞬時拉速 ，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80ms的行程

：鑄坯每個80ms的平均速度

：每個80ms開始時的瞬時拉速

：每個80ms結束時的瞬時拉速

：在監(jiān)控操作畫面上設定的定尺長度

：根據(jù)實際工況設定的補償系數(shù)

當 時，控制系統(tǒng)向夾緊汽缸發(fā)出切割信號，信號發(fā)出后，控制系統(tǒng)將S清零。整個運算及控制程序在STEP7中完成。

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

（4）尾坯處理。拉尾坯時，拉矯機與鑄坯不接觸，此時由操作人員通過操作臺對尾坯進行手動處理。

3 模擬定尺程序設計

從變頻器80ms采集一次鋼坯瞬間速度，經過單位換算處理，放入DB200.DBD12。每次計算的值經過修正，累加一起，當達到切割的定尺長度時，便發(fā)出切割命令，同時便把DB200.DBD16賦予0，重新計算下一根。程序如下：

4 結束語

本模擬定尺切割系統(tǒng)無需投資額外設備，能夠在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定工作，操作維護簡單，尺寸精度較高，通過應用模擬定尺切割系統(tǒng)的技術改進，切實達到了檢測快速準確、抗干擾能力強、系統(tǒng)運行穩(wěn)定以及近于零維護的目的，為銀前5#連鑄的順利生產起到了強有力的保障作用。模擬定尺切割系統(tǒng)投入運行后，至今未發(fā)生一次故障，徹底解決了紅外定尺系統(tǒng)存在的諸多問題。鋼坯合格率基本100%，直接經濟效益70余萬元/年?；究朔四壳巴ㄓ玫倪B鑄紅外定尺切割系統(tǒng)安裝調試過程復雜，對鑄坯溫度、現(xiàn)場環(huán)境有很高的要求，故障率較高等缺點。