白治慧 宗立杏 向以成

（中鋼集團(tuán)西安重機(jī)有限公司 陜西西安710201）

1 前言

850t冷剪具有把已冷卻的棒材切分為用戶所需的定尺成品功能。剪切是通過刀刃的往復(fù)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，下剪刃是固定的，上剪刃裝在偏心軸驅(qū)動(dòng)的可以移動(dòng)的滑板上，通過偏心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)施剪切的動(dòng)作，該剪切機(jī)可以達(dá)到高精確的剪切長度和良好的切邊效果。

2 各機(jī)構(gòu)運(yùn)行說明

2.1 切頭及分段剪切

待剪切坯料由剪前輸送設(shè)備運(yùn)送到剪機(jī)入口，需切頭料由對齊擋板齊頭后，壓緊輥機(jī)構(gòu)得到下壓信號，壓緊輥機(jī)構(gòu)動(dòng)作（氣動(dòng)壓下），同時(shí)將對齊擋板收起，冷剪制動(dòng)器制動(dòng)打開，主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的空氣離合器方可閉合，主傳動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪齒輪及曲軸剪切機(jī)構(gòu)實(shí)施剪切動(dòng)作，剪切完成后曲軸直聯(lián)的兩組接近開關(guān)發(fā)出信號“1”使壓緊輥機(jī)構(gòu)及壓板升至高位，并控制電磁閥打開空氣離合器，信號“2”閉合空氣制動(dòng)器，將曲軸及剪刃鎖定至待機(jī)高位，剪刃高位接近開關(guān)得到信號，即表示剪機(jī)完成一個(gè)切頭剪切動(dòng)作周期。而分段剪切動(dòng)作信號則來自定尺機(jī)返回的信號，其動(dòng)作程序同切頭相同。

2.2 料尾撥出機(jī)構(gòu)

當(dāng)剪切的坯料進(jìn)行至尾部時(shí)，定尺剪切后留中剪機(jī)入口側(cè)的料尾，通過手動(dòng)操作控制電磁閥發(fā)出信號，啟動(dòng)掃尾裝置（油缸）使刮板機(jī)構(gòu)動(dòng)作，將料尾撥入料箱收集，撥料動(dòng)作完畢（油缸）回程使刮板回轉(zhuǎn)升至剪切輥道臺面上方等待下一批料的到來。

2.3 剪刃快速更換及鎖緊裝置

該裝置采用彈簧鎖緊液壓打開方式，并配備有多工位的剪刃更換小車，可直接將推出的上下剪刃存放車上，同時(shí)將刃磨好的上下剪刃快速裝入，以達(dá)到快速更換剪刃的目的，液壓系統(tǒng)動(dòng)力由液壓站提供［1-2］。

2.4 中間溜槽機(jī)構(gòu)及廢料收集

中間溜槽裝置采用由氣缸驅(qū)動(dòng)可開閉的閘板機(jī)構(gòu)，在廢料收集箱盛滿時(shí)可關(guān)閉溜槽閘板，溜槽料倉暫時(shí)收集廢料頭尾，位于下部的廢料車通過導(dǎo)軌及卷揚(yáng)驅(qū)動(dòng)至吊裝位由天車吊出，更換料斗后反向運(yùn)動(dòng)至接料位后，開啟溜槽閘板，廢料落入料斗，溜槽閘板，廢料車接料位吊裝位均有開關(guān)控制。

3 動(dòng)作順序框圖

剪機(jī)的初始狀態(tài)是指：剪機(jī)通電，通氣；電機(jī)，飛輪，冷卻風(fēng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)；壓料裝置均處于高位；廢料頭推出油缸處于回縮狀態(tài)的待機(jī)位；氣動(dòng)系統(tǒng)正常，壓力不小于5.5kg／cm2（至剪機(jī)旁的氣源壓力）；各電訊號通訊正常；上剪刃處于高位待機(jī)；制動(dòng)器通氣工作（工作通路電磁鐵得電）；離合器打開（閉合工作通路電磁鐵失電），中間溜槽開啟溜槽閘板，廢料車停于接料位，設(shè)備上各部潤滑良好，各機(jī)構(gòu)動(dòng)作自如。

圖1 切頭、切尾、切定尺框圖

4 系統(tǒng)功能規(guī)格

本系統(tǒng)的PLC選用STMATIC S7-300系列［3］，是中高檔性能范圍的可編程控制器。采用模塊化及無風(fēng)扇設(shè)計(jì)，堅(jiān)固耐用，具有容易擴(kuò)展和廣泛的通訊能力，容易實(shí)現(xiàn)分布式結(jié)構(gòu)以及用戶的操作。PLC主機(jī)CPU采用Intel處理器，具有更快的處理速度和更大的內(nèi)存空間，模塊可帶電插拔，從而可簡化維護(hù)，增加系統(tǒng)的可靠性，而且其堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)保證即使在最惡劣的現(xiàn)場環(huán)境下也能可靠的工作。本程控系統(tǒng)的控制主機(jī)控制開口機(jī)系統(tǒng)和泥炮系統(tǒng)啟、停、現(xiàn)場信息的采集與處理，并通過TCP／IP協(xié)議同上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通訊［4］。內(nèi)裝鋰電池具有掉電保護(hù)功能。PLC主要模塊有：電源模塊、CPU模塊、以太網(wǎng)通訊模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、編碼器模塊。PLC點(diǎn)數(shù)有15%余量。

圖2 剪刃快速更換及鎖緊動(dòng)作順序框圖

5 PLC接口信號

本PLC系統(tǒng)在處理輸入或輸出信號時(shí)，均按照如下約定進(jìn)行，開關(guān)量輸入模塊接收通過隔離繼電器隔離后送入的開關(guān)信號，送回CPU進(jìn)行處理；開關(guān)量輸出模塊是輸出CPU發(fā)出的開關(guān)指令，通過24V繼電器隔離后送出至所控制的設(shè)備。模擬量輸入模塊接收現(xiàn)場傳感器送回的4mA～20mA電流信號，或0～10V電壓信號，送CPU處理；模擬量輸出模塊是輸出CPU經(jīng)過邏輯函數(shù)處理后，而發(fā)出的模擬量指令，可輸出4mA～20mA電流信號或0～10V電壓信號至所控制設(shè)備。雙攬冗余：為了保證通訊的可靠性，CPU與I／O模塊之間采用雙攬冗余I／O通訊方式。通訊介質(zhì)為同軸電纜，其通訊速率可達(dá)1.544M波特率。在一條通訊線路損壞時(shí)，不會影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。注意：PLC系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)之間的DI、DO信號采用繼電器隔離，AI、AO、數(shù)字編碼系統(tǒng)則公用模擬地，兩系統(tǒng)電源互相獨(dú)立。

圖3 中間溜槽及廢料收集動(dòng)作順序框圖

所有DI和DO的信號“1”和“0”分別對應(yīng)繼電器的吸合和釋放動(dòng)作，連接至液壓控制系統(tǒng)的觸點(diǎn)為常閉觸點(diǎn)。DI和DO信號連接方式如圖4、圖5所示。這種接入方式是為了保證PLC模塊的安全，所有開關(guān)量信號全部采用繼電器隔離，以提高系統(tǒng)抗干擾能力，使現(xiàn)場與控制室內(nèi)電源各自自成系統(tǒng)，方便安裝與維修，還可防止現(xiàn)場短路或錯(cuò)接時(shí)損壞PLC模塊。

圖4 DI信號連接方式

圖5 DO信號連接方式

6 結(jié)論

本控制系統(tǒng)采用總線控制方式，主控制器采集現(xiàn)場信號并發(fā)送控制命令，通過上位機(jī)完成工藝上所要求的參數(shù)設(shè)定和工藝參數(shù)的狀態(tài)顯示。上位機(jī)與PLC之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊完成數(shù)據(jù)交換。

總線控制方式使控制系統(tǒng)在集成方面有了一定的提高，由于集成度有一定的提高，所以元器件也在一定程度上做了適當(dāng)精簡，現(xiàn)場電纜也不在繁瑣，使得日常維護(hù)量大大減少。