基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)，包括設(shè)置于操作站中用于完成生產(chǎn)操作和管理的上位機、設(shè)置于生產(chǎn)車間中各流水線上用于完成模擬量采集和在線實時邏輯控制的多個下位機、受多個所述下位機控制的多個連鑄坯火焰切割系統(tǒng)，以及分別與上位機和下位機相接的電源；所述下位機與上位機之間以及多個所述下位機之間均通過現(xiàn)場總線方式通訊。本發(fā)明采用了基于現(xiàn)場總線的PLC控制系統(tǒng)，不僅降低了人力物力資源，在很大程度上也降低了工作人員的勞動強度，減少了很多不安全因素，提高了連鑄坯的生產(chǎn)質(zhì)量，實現(xiàn)了全面自動化控制，且能安全、穩(wěn)定、高效運行。
【專利說明】基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種自動控制系統(tǒng)，尤其是涉及一種基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]連鑄是把液態(tài)鋼用連鑄機澆注，冷凝，切割而直接得到鑄坯的工藝。它是連接煉鋼廠(車間)和軋鋼的中間環(huán)節(jié)，是煉鋼廠的主要組成部分。在連鑄機生產(chǎn)過程中，火焰切割機將鋼坯切割成一定長度，以滿足軋鋼機軋鋼要求。由于火焰切割機是在高溫下長時間持續(xù)運行，所以要求其具有極高的可靠性和良好的可維修性。在目前的連鑄火焰定尺切割系統(tǒng)中，切割機與鑄坯同步工作的各位置，切割氧氣，能源介質(zhì)的開閉等，一般都依賴行程開關(guān)、接近開關(guān)等檢測元件發(fā)出信號的準確無誤才能正常工作，而連鑄機鑄坯切割現(xiàn)場環(huán)境惡劣，高溫、水淋、粉塵、撞擊等現(xiàn)象都會影響檢測元件的壽命，是經(jīng)常造成檢測元件、線路損壞的原因。同時，現(xiàn)有的鑄坯火焰切割系統(tǒng)存在自動化程度低，定尺測量系統(tǒng)安裝復(fù)雜，調(diào)整困難，定位誤差大等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單且使用操作方便，實現(xiàn)了全面自動化控制，且能安全、穩(wěn)定、高效運行。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)，其特征在于:包括設(shè)置于操作站中用于完成生產(chǎn)操作和管理的上位機、設(shè)置于生產(chǎn)車間中各流水線上用于完成模擬量采集和在線實時邏輯控制的多個下位機、受多個所述下位機控制的多個連鑄坯火焰切割系統(tǒng)，以及分別與上位機和下位機相接的電源；所述下位機與上位機之間以及多個所述下位機之間均通過現(xiàn)場總線方式通訊；所述連鑄坯火焰切割系統(tǒng)包括包括燃氣供給單元、氧氣供給單元、對下位機發(fā)送脈沖信號以便其計算出連鑄坯實際切割厚度的脈沖發(fā)生器、與下位機相接且向所述下位機發(fā)送定尺信號的定尺測量系統(tǒng)、對連鑄坯進行切割的火焰切割裝置、分別由割車變頻器和割槍變頻器驅(qū)動并帶動所述火焰切割裝置工作的電機一和電機二、與下位機相接且對所述燃氣供給單元進行開閉控制的燃氣電磁閥、與下位機相接且對所述氧氣供給單元進行開閉控制的氧氣電磁閥、與下位機相接且對所述連鑄坯進行夾放控制的夾坯電磁閥、分別與下位機相接的脈沖點火器、火焰檢測器和自動清渣單元；所述燃氣供給單元包括通過供氣管道依次相接的燃氣分離制取系統(tǒng)、脫水干燥系統(tǒng)和調(diào)壓系統(tǒng)，且所述燃氣為經(jīng)焦爐煤氣分離制取得到的氫氣；所述火焰切割裝置包括切割小車、安裝在切割小車上的鑄坯夾具機構(gòu)和安裝在鑄坯夾具機構(gòu)上的切割槍，所述切割槍上設(shè)置有割嘴，脈沖點火器和火焰檢測器均安裝在所述割嘴一側(cè)，所述割嘴上設(shè)置有燃氣出氣口和氧氣出氣口 ；所述定尺測量系統(tǒng)包括攝取鑄坯運動圖像的攝像機、與攝像機相接且對所述圖像進行數(shù)字化的圖像采集卡、將圖像采集卡傳送來的數(shù)字圖像進行預(yù)處理以檢測所述鑄坯長度信號的圖像處理單元以及與下位機相接的切割槍定位檢測單元，所述切割槍定位檢測單元為安裝在切割槍上的位置檢測編碼器，所述圖像采集卡分別與攝像機和圖像處理單元相接，所述圖像處理單元與下位機相接；所述割車變頻器分別與電機一和下位機相接，所述割槍變頻器分別與電機二和下位機相接，所述電機一與切割小車相接，所述電機二與切割槍相接，所述脈沖發(fā)生器與下位機相接，所述燃氣供給單元與切割槍之間通過供氣管道一連接，所述氧氣供給單元與切割槍之間通過供氣管道二連接，所述切割槍上設(shè)置有供所述供氣管道一和供氣管道二與其相接的連接口，所述燃氣電磁閥安裝在所述供氣管道一上，所述氧氣電磁閥安裝在所述供氣管道二上，所述夾坯電磁閥安裝在鑄坯夾具機構(gòu)上。
[0005]上述基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)，其特征是:所述上位機為集成有WINCC4.0人機界面軟件的S7-400系列PLC。
[0006]上述基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)，其特征是:所述下位機為S7-300 系列 PLC0
[0007]上述基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)，其特征是:所述現(xiàn)場總線為LonWorks0
[0008]上述基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)，其特征是:還包括與下位機相接的現(xiàn)場操作箱以及設(shè)置于所述現(xiàn)場操作箱上用于安全維修的手動按鈕。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn) 有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單，安裝布設(shè)方便，投入成本低，弓丨入了基于現(xiàn)場總線的PLC控制系統(tǒng)，不僅降低了人力物力資源，在很大程度上也降低了工作人員的勞動強度，減少了很多不安全因素，提高了鑄坯的合格率，實現(xiàn)了全面自動化控制。
[0010]下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的工作原理框圖。
[0012]圖2為連鑄坯火焰切割系統(tǒng)的控制原理框圖。
[0013]附圖標記說明:
[0014]I一上位機；2—下位機；3—連鑄還火焰切割系統(tǒng)；
[0015]3-1一脈沖發(fā)生器； 3-2—定尺測量系統(tǒng)； 3-2-1—攝像機；
[0016]3-2-2-圖像采集卡； 3-2-3-圖像處理單元；
[0017]3-2-4—切割槍定位檢測單元；
[0018]3-3-火焰切割裝置； 3-3-1-切割小車；3-3-2-鑄坯夾具機構(gòu)；
[0019]3-3-3—切割槍；3-4—割車變頻器；3_5—割槍變頻器；
[0020]3-6—電機一 ；3-7—電機二 ；3-8—燃氣電磁閥；
[0021]3-9—氧氣電磁閥； 3-10—夾坯電磁閥； 3-11—脈沖點火器；
[0022]3-12—火焰檢測器；3-13—自動清渣單元。
【具體實施方式】
[0023]如圖1、圖2所示，本發(fā)明包括設(shè)置于操作站中用于完成生產(chǎn)操作和管理的上位機1、設(shè)置于生產(chǎn)車間中各流水線上用于完成模擬量采集和在線實時邏輯控制的多個下位機
2、受多個所述下位機2控制的多個連鑄坯火焰切割系統(tǒng)3，以及分別與上位機I和下位機2相接的電源；所述下位機2與上位機I之間以及多個所述下位機之間均通過現(xiàn)場總線方式通訊；所述連鑄坯火焰切割系統(tǒng)3包括包括燃氣供給單元、氧氣供給單元、對下位機2發(fā)送脈沖信號以便其計算出連鑄坯實際切割厚度的脈沖發(fā)生器3-1、與下位機2相接且向所述下位機發(fā)送定尺信號的定尺測量系統(tǒng)3-2、對連鑄坯進行切割的火焰切割裝置3-3、分別由割車變頻器3-4和割槍變頻器3-5驅(qū)動并帶動所述火焰切割裝置工作的電機一 3-6和電機二 3-7、與下位機2相接且對所述燃氣供給單元進行開閉控制的燃氣電磁閥3-8、與下位機2相接且對所述氧氣供給單元進行開閉控制的氧氣電磁閥3-9、與下位機2相接且對所述連鑄坯進行夾放控制的夾坯電磁閥3-10、分別與下位機2相接的脈沖點火器3-11、火焰檢測器3-12和自動清渣單元3-13 ;所述燃氣供給單元包括通過供氣管道依次相接的燃氣分離制取系統(tǒng)、脫水干燥系統(tǒng)和調(diào)壓系統(tǒng)，且所述燃氣為經(jīng)焦爐煤氣分離制取得到的氫氣；所述火焰切割裝置3-3包括切割小車3-3-1、安裝在切割小車3-3-1上的鑄坯夾具機構(gòu)3_3_2和安裝在鑄坯夾具機構(gòu)3-3-2上的切割槍3-3-3，所述切割槍上設(shè)置有割嘴，脈沖點火器3-11和火焰檢測器3-12均安裝在所述割嘴一側(cè)，所述割嘴上設(shè)置有燃氣出氣口和氧氣出氣口 ；所述定尺測量系統(tǒng)3-2包括攝取鑄坯運動圖像的攝像機3-2-1、與攝像機3-2-1相接且對所述圖像進行數(shù)字化的圖像采集卡3-2-2、將圖像采集卡3-2-2傳送來的數(shù)字圖像進行預(yù)處理以檢測所述鑄坯長度信號的圖像處理單元3-2-3以及與下位機2相接的切割槍定位檢測單元3-2-4，所述切割槍定位檢測單元為安裝在切割槍3-3-3上的位置檢測編碼器，所述圖像米集卡3-2-2分別與攝像機3-2-1和圖像處理單兀3-2-3相接，所述圖像處理單兀3-2-3與下位機2相接；所述割車變頻器3-4分別與電機一 3-6和下位機2相接，所述割槍變頻器5分別與電機二 3-7和下位機2相接，所述電機一 3-6與切割小車3-3-1相接，所述電機二 3-7與切割槍3-3-3相接，所述脈沖發(fā)生器3-1與下位機2相接，所述燃氣供給單元與切割槍3-3-3之間通過供氣管道一連接，所述氧氣供給單元與切割槍3-3-3之間通過供氣管道二連接，所述切割槍3-3-3上設(shè)置有供所述供氣管道一和供氣管道二與其相接的連接口，所述燃氣電磁閥3-8安裝在所述供氣管道一上，所述氧氣電磁閥3-9安裝在所述供氣管道二上，所述夾坯電磁閥3-10安裝在鑄坯夾具機構(gòu)3-3-2上。
[0024]本實施例中，所述上位機I為集成有WINCC4.0人機界面軟件的S7-400系列PLC。
[0025]本實施例中，所述下位機2為S7-300系列PLC。
[0026]本實施例中，所述現(xiàn)場總線為LonWorks。
[0027]本實施例中，還包括與下位機2相接的現(xiàn)場操作箱以及設(shè)置于所述現(xiàn)場操作箱上用于安全維修的手動按鈕。
[0028]本發(fā)明的工作過程為:啟動系統(tǒng)，當(dāng)下位機2接收到定尺測量系統(tǒng)(3-2)發(fā)送的定尺信號后，下位機2向上位機I發(fā)送“切割準備好”信號，上位機I向下位機2返回“開始切割”指令，于是下位機2控制夾坯電磁閥3-10使得鑄坯夾具機構(gòu)3-3-2動作，切割小車3-3-1與所述連鑄坯在電機一 3-6驅(qū)動下同步向前行駛，同時下位機2將燃氣電磁閥3-8、氧氣電磁閥3-9以及脈沖點火器3-11打開，脈沖點火器3-11向切割槍3-3-3的割嘴發(fā)射電火花點燃燃氣與氧氣的混合氣體并形成火焰，火焰檢測器3-12檢測到火焰后發(fā)出信號關(guān)閉脈沖點火器3-11，電機二 3-7在下位機2的控制下驅(qū)動切割槍3-3-3開始切割，與此同時，下位機2向上位機I返回“正在切割”信號，在切割過程中，自動清渣單3-13在下位機2的作用下將切割槍3-3-3割嘴上的掛渣實時清理；切割完畢后，由下位機2控制燃氣電磁閥3-8和氧氣電磁閥3-9斷電，關(guān)閉切割槍3-3-3，然后夾坯電磁閥3_10動作，火焰切割裝置3-3脫離連鑄坯，下位機2向上位機I返回“切割完成”信號。
[0029] 以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)，其特征在于:包括設(shè)置于操作站中用于完成生產(chǎn)操作和管理的上位機(I)、設(shè)置于生產(chǎn)車間中各流水線上用于完成模擬量采集和在線實時邏輯控制的多個下位機(2)、受多個所述下位機(2)控制的多個連鑄坯火焰切割系統(tǒng)(3)，以及分別與上位機(I)和下位機(2)相接的電源；所述下位機(2)與上位機(I)之間以及多個所述下位機之間均通過現(xiàn)場總線方式通訊；所述連鑄坯火焰切割系統(tǒng)(3)包括包括燃氣供給單元、氧氣供給單元、對下位機(2)發(fā)送脈沖信號以便其計算出連鑄坯實際切割厚度的脈沖發(fā)生器(3-1)、與下位機(2)相接且向所述下位機發(fā)送定尺信號的定尺測量系統(tǒng)(3-2)、對連鑄坯進行切割的火焰切割裝置(3-3)、分別由割車變頻器(3-4)和割槍變頻器(3-5 )驅(qū)動并帶動所述火焰切割裝置工作的電機一(3-6 )和電機二( 3-7 )、與下位機(2 )相接且對所述燃氣供給單元進行開閉控制的燃氣電磁閥(3-8 )、與下位機(2 )相接且對所述氧氣供給單元進行開閉控制的氧氣電磁閥(3-9)、與下位機(2)相接且對所述連鑄坯進行夾放控制的夾坯電磁閥(3-10)、分別與下位機(2)相接的脈沖點火器(3-11)、火焰檢測器(3-12)和自動清渣單元(3-13);所述燃氣供給單元包括通過供氣管道依次相接的燃氣分離制取系統(tǒng)、脫水干燥系統(tǒng)和調(diào)壓系統(tǒng)，且所述燃氣為經(jīng)焦爐煤氣分離制取得到的氫氣；所述火焰切割裝置(3-3)包括切割小車(3-3-1)、安裝在切割小車(3-3-1)上的鑄坯夾具機構(gòu)(3-3-2)和安裝在鑄坯夾具機構(gòu)(3-3-2)上的切割槍(3-3-3)，所述切割槍上設(shè)置有割嘴，脈沖點火器(3-11)和火焰檢測器(3-12)均安裝在所述割嘴一側(cè)，所述割嘴上設(shè)置有燃氣出氣口和氧氣出氣口；所述定尺測量系統(tǒng)(3-2)包括攝取鑄坯運動圖像的攝像機(3-2-1)、與攝像機(3-2-1)相接且對所述圖像進行數(shù)字化的圖像采集卡(3-2-2)、將圖像采集卡(3-2-2)傳送來的數(shù)字圖像進行預(yù)處理以檢測所述鑄坯長度信號的圖像處理單元(3-2-3)以及與下位機(2)相接的切割槍定位檢測單元(3-2-4)，所述切割槍定位檢測單元為安裝在切割槍(3-3-3)上的位置檢測編碼器，所述圖像采集卡(3-2-2)分別與攝像機(3-2-1)和圖像處理單元(3-2-3)相接，所述圖像處理單元(3-2-3)與下位機(2)相接；所述割車變頻器(3-4 )分別與電機一(3-6 )和下位機(2 )相接，所述割槍變頻器(5 )分別與電機二(3-7)和下位機(2)相接，所述電機一(3-6)與切割小車(3-3-1)相接，所述電機二(3-7)與切割槍(3-3-3)相接，所述脈沖發(fā)生器(3-1)與下位機(2)相接，所述燃氣供給單元與切割槍(3-3-3)之間通過供氣管道一連接，所述氧氣供給單元與切割槍(3-3-3)之間通過供氣管道二連接，所述切割槍(3-3-3)上設(shè)置有供所述供氣管道一和供氣管道二與其相接的連接口，所述燃氣電磁閥(3-8 )安裝在所述供氣管道一上，所述氧氣電磁閥(3-9 )安裝在所述供氣管道二上，所述夾坯電磁閥(3-10)安裝在鑄坯夾具機構(gòu)(3-3-2)上。
2.按照權(quán)利要求1所述的基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(I)為集成有WINCC4.0人機界面軟件的S7-400系列PLC
3.按照權(quán)利要求1或2所述的基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述下位機(2)為S7-300系列PLC。
4.按照權(quán)利要求3所述的基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)，其特征在于:所述現(xiàn)場總線為LonWorks。
5.按照權(quán)利要求3所述的基于現(xiàn)場總線的連鑄坯火焰切割自動控制系統(tǒng)，其特征在于:還包括與下位機(2)相接的現(xiàn)場操作箱以及設(shè)置于所述現(xiàn)場操作箱上用于安全維修的手動按鈕。
【文檔編號】B23K7/00GK103567596SQ201210264342
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月29日
【發(fā)明者】侯鵬 申請人:西安眾智惠澤光電科技有限公司