PLC 定尺系統(tǒng)在煉鋼廠5#連鑄生產(chǎn)中的研究與應(yīng)用

摘 要:為解決煉鋼廠5#連鑄機(jī)的紅外無接觸定尺系統(tǒng)受火焰切割干擾較大,切割精度不高,經(jīng)常造成鑄坯長短尺的問題,開發(fā)了PLC定尺系統(tǒng),很好地解決了定尺問題。介紹了PLC定尺系統(tǒng)的原理以及使用效果。

關(guān)鍵詞: PLC　定尺　連鑄

Zhu Yujian　Zhao Songlin

Abstract: To solve the problem of often causing falling short for casting blanks for the No15 continuous casterat the Steelworks by heavier interference of flame cutting to infrared noncontact cuttolength system and not highenough cutting precision, the PLC cuttolength system was developed, satisfactorily solving the cuttolength problem. The principle of the system and its usage results are presented.

Key words: PLC; cuttolength; continuous casting

0　前言

在連鑄生產(chǎn)中,連鑄坯要在定尺系統(tǒng)的控制下由切割設(shè)備切割成一定長度的成材鑄坯。因此,定尺的準(zhǔn)確與否,將直接影響連鑄的成材率,進(jìn)而影響連鑄的經(jīng)濟(jì)效益。一個(gè)精確而穩(wěn)定的定尺系統(tǒng),不僅可以極大地提高連鑄坯的定尺合格率,還可以使生產(chǎn)順利進(jìn)行,極大地減輕切割工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

1　煉鋼廠5#連鑄定尺系統(tǒng)

煉鋼廠5#連鑄機(jī)是一臺(tái)六機(jī)六流的小方坯連鑄機(jī), 采用火焰切割系統(tǒng)以及紅外線無接觸定尺系統(tǒng)。紅外線無接觸定尺系統(tǒng)是通過攝像機(jī)攝取鑄坯圖像, 由計(jì)算機(jī)來分析圖像, 從而實(shí)現(xiàn)連鑄坯的定尺測(cè)量。這種定尺系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是切割系統(tǒng)與連鑄系統(tǒng)基本上是分離的, 定尺不受生產(chǎn)設(shè)備狀況的影響, 可以有效地避免由于拉矯系統(tǒng)打滑、堵轉(zhuǎn)等造成的長短尺。它的主要缺點(diǎn)就是受外界的干擾較大。由于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是根據(jù)鑄坯的亮度來確定鑄坯位置的, 所以外界的光線（例如電焊、強(qiáng)烈陽光尤其是切割火焰） 對(duì)系統(tǒng)的影響較大, 很容易造成系統(tǒng)誤動(dòng)作。由于5#連鑄機(jī)有6 個(gè)鑄流, 采用火焰切割機(jī), 因此在生產(chǎn)定尺為216 m的鑄坯時(shí),切割火焰對(duì)紅外定尺系統(tǒng)的影響非常大, 經(jīng)常造成系統(tǒng)誤動(dòng)作而產(chǎn)生短尺鑄坯, 對(duì)生產(chǎn)的影響較大。

2　PLC定尺系統(tǒng)

211　PLC定尺系統(tǒng)的原理

由于5#連鑄機(jī)的定尺系統(tǒng)非常不穩(wěn)定, 給連鑄生產(chǎn)帶了不良影響, 為了解決5#連鑄機(jī)定尺問題, 開發(fā)了PLC定尺系統(tǒng), 很好地解決了5#連鑄機(jī)的定尺問題。圖1是5#連鑄機(jī)拉矯機(jī)以及火焰切割機(jī)的系統(tǒng)簡圖。

5#連鑄機(jī)的拉矯系統(tǒng)是通過變頻器實(shí)現(xiàn)拉速調(diào)整的。在計(jì)算機(jī)上可以得到拉矯機(jī)變頻器的實(shí)際輸出頻率f, 因此, 電機(jī)的轉(zhuǎn)速:
n = 60f （1 - s） / p = kf
其中:
n: 電機(jī)轉(zhuǎn)速
s: 電機(jī)的轉(zhuǎn)差率, 為一常數(shù)
p: 電機(jī)極對(duì)數(shù), 為一常數(shù)
k: 常數(shù)
由于電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源頻率有著嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系, 因此可以計(jì)算出鑄坯的實(shí)際運(yùn)行速度:
v = k₁ ×n ×3114 ×D （m /min）
其中:
k₁ : 減速機(jī)的速比
D: 拉矯輥的周長, 單位: m
V: 鑄坯運(yùn)行速度
根據(jù)以上數(shù)據(jù), 在PLC程序中對(duì)時(shí)間求拉速的定積分, 就可以得到鑄坯的長度:
L = t₂/t₁ vdt
212　系統(tǒng)修正
21211　PLC修正
在PLC系統(tǒng)中通過數(shù)學(xué)計(jì)算得到鑄坯在任一段時(shí)間內(nèi)的長度L, 但是, 在實(shí)際應(yīng)用中, 由于電機(jī)轉(zhuǎn)差率以及減速機(jī)速比的離散性, 實(shí)際定尺長度Lsj與L還是有一定差距的, 因此在編制PLC程序時(shí)需要對(duì)定尺系統(tǒng)行修正, 即:
Lsj = K₂L
其中:
Lsj : 鑄坯實(shí)際長度;
L : 鑄坯理論長度;
K₂ : 修正系數(shù)。
對(duì)于其中的修正系數(shù)K₂ 的取值是整個(gè)系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。由于K₂ = Lsj / L 因此可以通過實(shí)測(cè)法在生產(chǎn)現(xiàn)場測(cè)出每個(gè)鑄流的K2 的值, 現(xiàn)場取Lsj = 5 m, 即當(dāng)鑄坯長度為5 m時(shí)通過PLC程序的在線功能得到PLC定尺系統(tǒng)的理論長度L 的值, 從而求出K₂ 的值, 由于5#連鑄機(jī)定尺的最大長度為10 m, 因此取Lsj = 5 m可以保證定尺系統(tǒng)在整個(gè)定尺范圍內(nèi)達(dá)到一定的精度。

21212　人工修正

由于連鑄機(jī)實(shí)際生產(chǎn)狀況比較復(fù)雜（如拉矯輥輥徑的磨損變化） , 因此還需要人工對(duì)整個(gè)定尺系統(tǒng)進(jìn)行修正。對(duì)定尺系統(tǒng)的設(shè)定和修正是通過計(jì)算機(jī)畫面實(shí)現(xiàn)的, 輸入的參數(shù)有定尺設(shè)定值、修正值兩個(gè)參數(shù)。人工修正就是由操作員工根據(jù)切割工實(shí)測(cè)的鑄坯長度在修正值輸入域內(nèi)輸入一個(gè)數(shù)值,從而實(shí)現(xiàn)修正。

213　實(shí)際使用效果

1） 定尺精度高, 可以控制在±30 mm 之內(nèi),大大提高了連鑄坯成材率;
2） 可以靈活方便地修改定尺長度, 減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度;
3） 沒有增加外部設(shè)備和投資, 不僅節(jié)約了設(shè)備投資, 還真正實(shí)現(xiàn)免維護(hù), 極大地降低了維修人員的勞動(dòng)強(qiáng)度;
4） 可靠性高, 即使出現(xiàn)鑄坯割不斷的情況,也能保證定尺的準(zhǔn)確性, 這是紅外定尺系統(tǒng)無法做到的。

3　結(jié)語

PLC定尺系統(tǒng)在煉鋼廠5#連鑄機(jī)上的應(yīng)用取得了良好的效果, 不僅有效提高了鑄坯成材率, 而且降低了設(shè)備故障率, 保證了設(shè)備的穩(wěn)定順行。