PLC方坯连铸切割系统

1、装订线安徽工业大学工商学院 毕业设计（论文）说明书摘要随着计算机技术和自动化技术的迅速发展及其在连铸生产中的广泛应用，连铸机自动控制策略已经成为过程控制领域内的一个重要的研究方向。首先，对连铸连铸技术的现状与发展进行介绍。其次，对连铸机切割控制系统的软件进行设计以及方坯连铸机切割控制系统PLC程序设计。最后，使用STEP7对方坯连铸机切割控制系统仿真调试。本文基于西门子S7-300PLC，结合控制工艺和长钢方坯连铸机生产中的切割工艺与相关操作，设计了方坯连铸生产中的重要环节-切割系统，用相关软件进行了配置。基于控制要求，合理选择了硬件配置，科学地设计了软件系统。设备基础上进行调试和配置，运用s

2、tep7软件进行编程仿真，得出结果进行验证。关键词：方坯连铸；切割系统；STEP7；PLCAbstractWith the rapid development of computer technology and automation technology and its widely application in continuous casting production, the continuous casting machine automatic control strategy has become in the field of process control is an imp

3、ortant research direction.First of all, to understand present situation and the development of continuous casting and continuous casting technology and the introduction.Secondly, to design the software of the control system of continuous casting machine for cutting and billet continuous casting mach

4、ine for cutting control system of PLC program design.Finally, using STEP7 billet continuous casting machine for cutting control system simulation debugging.This article is based on Siemens S7-300 PLC, combined with control technology and Chang Gang billet caster in the production of cutting process

5、and the related operation, is an important step to design the billet continuous casting production cutting system, with the related software configuration. Based on the requirement of control, reasonable choose the hardware configuration, scientifically design the software system. Based on equipment

6、 debugging and configuration, using step7 programming software simulation, the results of validation.Key words: Billet continuous casting; Cutting system; STEP7；PLC第 2 页 共 2 页 目录1 绪论11.1 概述11.2 连铸技术的现状和发展11.3 PLC控制技术的现状和发展22 方坯连铸机工艺流程及主要设备42.1 连铸工艺简介42.2 连铸机工艺流程图52.3 连铸机主要设备53 方坯连铸机切割控制系统硬件配置73.1 可编

7、程序控制器PLC的组成73.2 可编程序控制器PLC工作原理83.3 方坯连铸机切割控制系统PLC硬件组态83.3.1 PLC的选型83.3.2 电源、CPU、系统I/O模块的选择93.3.3 硬件组态103.3.4 系统I/O分配104 方坯连铸机切割控制系统软件设计124.1 方坯连铸机切割工艺流程124.2 方坯连铸机切割控制系统PLC程序设计144.2.1 方坯连铸顺序控制144.2.2 方坯连铸输出控制235 方坯连铸机切割控制系统仿真调试275.1 调试步骤275.2 调试过程275.2.1 半自动控制方式调试275.2.2 自动控制方式调试285.2.3 手动控制方式调试28结论

8、30致谢31参考文献32附录：331 火切机顺序控制程序332 火切机输出控制程序45第 1 页 共 1 页 1 绪论1.1 概述火焰切割机是利用燃气和氧气将铸坯快速燃烧，达到切断铸坯的目的，其优点是在线设备轻，一次性投资省，适应铸坯的温度宽；缺点是切割渣不易处理，金属损耗大，但当铸坯较长时，金属损耗则较少。本次课题实际内容主要是针对连铸方坯火焰切割机的部分进行研究和设计。 把高温钢水连续不断地浇铸成具有一定断面形状和一定尺寸规格铸坯的生产工艺过程叫做连续铸钢。完成这一过程所需的设备叫连铸成套设备。浇钢设备、连铸机本体设备、切割区域设备、引锭杆收集及输送设备的机电液一体化构成了连续铸钢核心部位

9、设备，习惯上称为连铸机本文基于西门子S7-300PLC，结合控制工艺和长钢方坯连铸机生产中的切割工艺与相关操作，设计了方坯连铸生产中的重要环节-切割系统，用相关软件进行了配置。在设计过程中，基于控制要求，合理选择了硬件配置，科学地设计了软件系统，基于满足各项控制工艺，编程采用结构化与模块化相结合的编程思想，简化了程序编写，提高了编程效率。1.2 连铸技术的现状和发展 钢铁冶金技术发展的趋势与时代要求是高效、优质、低消耗与低排放。连铸作为钢铁生产流程中承上启下的关键环节，是当前国家钢铁生产结构调整与技术升级战略中值得重点关注的核心环节。 近年来，我国钢铁冶金精炼技术得到大力发展，钢坯控

10、轧控冷成形加工技术也取得快速发展。作为钢材生产流程的中间环节，连铸技术的发展表现出如下几个明显特征：1)流程紧凑。如各类近终形铸机与常规连铸的带液芯压下和动态轻压下技术的发展与应用；2)技术密集。浇注与凝固、机械与液压、自动控制、过程检测与多级通讯的技术集成度大大提高。3)功能扩大。钢水精炼、浇注与凝固控制、近终形、铸轧与组织控制等系统集成技术受到重视。可以说，现代连铸技术在冶金工业中的作用与地位已愈发重要。近年来，通过自主开发、跟踪转化以及联台设计，国内连铸设计水平取得了较大的进步。尤其是些先进的单体技术装备设计基本都实现了国产化，如结品器液面控制、自动下渣监测、电磁搅拌(箱式与辊式)、漏钢

11、预报、动态配水、动态轻压下、质量跟踪与判定等。整体装备水平以及性能的稳定性还有待提高。 新上铸机配置较高 近几年，由于国民经济发展快我国冶金企业投放的技改资金比较大，新上项目较多，连铸项目也较多。但先进铸机设备和技术还是多习惯于引进，其中我国薄板坯连铸连轧已经引进了I/O多条生产线。实际上，国内合作单位主要工作为利润很少的详细设计，一些关键装备的制造也由国外公司所控制。这种局面促进了国内相关技术水平的提高，但不利于自主知识产权品牌的应用与提升。可喜的是，随着国内设计水平的提高，尤其是新技术开发及其成熟度的提高，加之投资和后期维护成本优势，一些钢铁生产用户开始陆续使用全套国产装置，铸机配置水平也

12、逐渐提高。尤其是大方坯、大圆坯连铸工程设计等已经表现出很强的竞争力。 设备供应商供货链条完整 , 目前，我国机械加工行业能力和规模发展很快，转化能力强，国内连铸设备公司基本上都能从设计到制造形成完整的链条。引进先进装备、机械零配件的维护也都可全部立足国内。存在问题 国内兄弟单位恶性竞争严重。一方面研究内容重复，导致人力物力的浪费：另一方面，设计队伍、设计水平和设计规范的界定没有合理有效制度约束，导致用户信誉与国外先进水平相比存在很大差距。严重制约了国内装备设计与制造整体技术的进步，也大大损害了民族产业整体实力与形象的提升。 此外，产学研合作责权、内容划分不清。形成有效合力尚待时日。国产铸机产能

13、，如拉速较国外先进铸机也较低。当然，这不仅是铸机装备和工艺问题，很多用户的使用、生产管理水平也亟待提高。总之，我们的同类技术与装备的国际竞争力仍然十分薄弱。1.3 PLC控制技术的现状和发展这是可编程序控制器最基本和最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床编程序控制器可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期 直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂

14、家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 (4)过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，可编程序控制器能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。目前，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的发展，PLC已由最初一位机发展到现在的以16位和32位微处理器构成的微机化PC，而且实现了多处理器的多通道处理。如今，PLC技术已非常成熟，不仅控制功能增强，功耗和体积减小，成本下降，可靠性提高，编程和故障检测更为灵活方便，而且随着远程I/O和通信网络、数据处理以及图象显示的发展，使PLC向用于连续生产过程控制的方向发展，成为实现

15、工业生产自动化的一大支柱。PLC发展至今已有近40年的历史，随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域已有翻天覆地的变化，PLC亦一样，随着PLC应用领域日益扩大，PLC技术及其产品结构都在不断改进，功能日益强大，性价比越来越高。经过 30多年的发展，PLC已十分成熟与完善，在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，应用情况大致可归纳为如下几类： (1)开关量的逻辑控制  （1）PLC微型化发展 PLC的功能正越来越丰富，而体积则越来越小。比如三菱的FX-IS系列P

16、LC，最小的机种，体积仅为 60×90×75mm，相当于一个继电器，但却具有高速计数、斜坡、交替输出及16位四则运算等能力，还具有可调电位器时间设定功能。PLC已不再是早期那种只能进行开关量逻辑运算的产品了，而是具有越来越强的模拟量处理能力，以及其他过去只有在计算机上才能具有的高级处理能力，如浮点数运算、PID调节、温度控制、精确定位、步进驱动、报表统计等。从这种意义上说，PLC系统与DCS(集散控制系统)的差别越来越小了，用PLC同样可以构成一个过程控制系统。 （2）向模块化、智能化发展 为满足工业自动化各种控制系统的需要，近年来，PLC厂家

17、先后开发了不少新器件和模块，如智能I/O模块、温度控制模块和专门用于检测PLC外部故障的专用智能模块等，这些模块的开发和应用不仅增强了功能，扩展了PLC的应用范围，还提高了系统的可靠性。  （3）PLC网络技术化发展 PLC网络控制是当前控制系统和PLC技术发展的潮流。PLC与PLC之间的联网通信、PLC与上位计算机的联网通信已得到广泛应用。目前，PLC制造商都在发展自己专用的通信模块和通信软件以加强PLC的联网能力。各PLC制造商之间也在协商指定通用的通信标准，以构成更大的网络系统。PLC已成为集散控制系统（DCS）不可缺少的组成部分。 （4）PLC操作向简易化

18、方向发展。 目前PLC推广的难度之一就是复杂的编程使得用户望而却步，而且不同厂商PLC所有编程的语言也不尽相同，用户往往需要掌握更多种编程语言，难度较大。PID控制、网络通信、高速计数器、位置控制、数据记录、配方和文本显示器等编程和应用也是PLC程序设计中的难点，用普通的方法对它们编程时，需要熟悉有关的特殊存储器的意义，在编程时对它们赋值，运行时通过访问它们来实现对应的功能。这些程序往往还与中断有关，编程的过程既繁琐又容易出错，阻碍了PLC的进一步推广应用。PLC的发展必然朝着操作简化对复杂任务的编程，在这一点上西门子就充当了先行者，西门子S7-200的编程软件设计了大量的编程向导，

19、只需要在对话框中输入一些参数，就可以自动生成包括中断程序在内的用户程序，大大方便了用户的使用。 （5）编程语言和编程工具的多样化和标准化 多种编程语言的并存、互补与发展是PLC软件进步的一种趋势。 PLC厂家在使硬件及编程工具换代频繁、丰富多样、功能提高的同时，日益向MAP(制造自动化协议)靠拢，使PLC的基本部件，包括输入输出模块、通信协议、编程语言和编程工具等方面的技术规范。2 方坯连铸机工艺流程及主要设备2.1 连铸工艺简介连续铸钢简称连铸，是把液态钢用连铸机浇铸、冷凝、切割而直接得到铸坯的工艺。一台连铸机主要是由钢水大包、中间包、中间包车、结晶器、结晶器振

20、动装置、液位控制装置、二次冷却装置、拉坯(矫直)装置、切割装置和铸坯运出装置等部分组成。连铸的一般生产工艺流程，如图2-1所示。 1-钢包;2-中间包;3-结晶器;4-二次冷却区;5-结晶器振动装置 6-铸坯;7-运输辊道;8-切割装置;9-拉坯矫直机图2-1 连铸工艺流程图 浇铸时钢水包(或称盛钢桶或大包)用起重机吊到回转台，回转到浇铸位置(即中间包的上方)，用长水口把持装置将长水口与钢水包滑动水口连接在一起，打开钢包滑动水口，使钢水注入中间包，待中间包钢水达到要求时，打开中间包塞棒，同时中间包滑动水口控制注流，使中间包内钢水以一定速度注入结晶器中。注入结晶器的钢水被密封在结晶器下口的引锭头

21、挡住，经结晶器内的冷却水冷却，待钢水凝固成一定厚度的坯壳后，启动拉辊，通过引锭杆将铸坯徐徐拉出。此时铸机内的铸坯内部仍然是熔融的钢水，在整个诱导装置内，用装在夹送辊间的喷嘴向铸坯表面喷水，以使铸坯在出连铸机前完全凝固。当铸坯尾部出连铸机时，用脱引锭装置使引锭杆与铸坯分离，引锭杆被引锭杆卷扬装置送到操作平台上的引锭小车上以备下次浇铸时再用。铸坯将继续有辊道向前输送。在切割辊道上按尺寸切割，切割后的板坯在去毛刺辊道用去毛刺装置去除其两端的切割毛刺，在喷印辊道上用喷印机在铸坯前端喷印上各种标记。然后，把铸坯送到等待辊道，再用移送台车把铸坯送冷却精整场，根据质量判断，将无缺陷的铸坯码放整齐待装车，最后

22、送到热轧厂。2.2 连铸机工艺流程图转炉出钢钢包回转台中间罐结晶器二次冷却拉矫机火焰切割机输送辊道翻钢机、移坯机出坯  将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。连铸自动化控制主要有连铸机拉坯辊速度控制、结晶器振动频率的控制、定长切割控制等控制技术。如图2-2所示。图2-2 连铸工艺流程图2.3 连铸机主要设备连铸是炼钢工序比较重要的_仁序，完成从钢水到方坯材

23、的制成工作，连铸机主要组成设备有: (1) 8ot钢包回转台 有利于快速更换钢包，保证多炉连浇 (2)中间罐及塞棒启闭机构中间罐烘烤与干燥装置 中间包采用升降装置，以便安装侵入式水口;为适应钢水温度的波动及控制拉速，中间包钢流采用塞棒控制。 (3)中间罐车组(中间罐车1、中间罐车2) (4)结晶器 结晶器外罩 (5)振动装置 (6)二次冷却装置 (7)导向段 (8)拉矫机 采用五辊拉矫机，该拉矫机具有结构紧凑，设备可靠，操作方便，拉坯和矫直控制灵活等优点。 (9)引锭杆装配引锭头装配 (10)引锭杆存放装置 (11)辅助拉矫机 (12)自动火焰切割机定尺装置切割渣收集装置 (13)切前辊道 (

24、14)输送辊道 (15)出坯辊道 (16)移坯车 (17)翻转冷床 (18)液压系统干油润滑系统冷却水系统3 方坯连铸机切割控制系统硬件配置3.1 可编程序控制器PLC的组成 可编程控制器主要由中央处理器(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输入/输出单元(I/O)、电源和编程器等几部分组成，其结构框图如图如下。 图3-1 可编程控制器结构框图 （1）中央处理单元（CPU)CPU作为整个PLC的核心，起着总指挥的作用。CPU一般由控制电路、运算器和寄存器组成。这些电路通常都被封装在一个集成电路的芯片上。CPU通过地址总线、数据总线、控制总线与存储单元、输入输出接口电路连接。CPU的功能有以下一

25、些：从存储器中读取指令，执行指令，取下一条指令，处理中断。 （2）存储器（RAM、ROM）存储器主要用于存放系统程序、用户程序及工作数据。存放系统软件的存储器称为系统程序存储器;存放应用软件的存储器称为用户程序存储器；存放工作数据的存储器称为数据存储器。常用的存储器有RAM、EPROM和EEPROM2。 （3）输入输出单元（I/O单元）I/O单元实际上是PLC与被控对象间传递输入输出信号的接口部件。I/O单元有良好的电隔离和滤波作用。接到PLC输入接口的输入器件是各种开关、按钮、传感器等。PLC的各输出控制器件往往是电磁阀、接触器、继电器，而继电器有交流和直流型，高电压型和低电压型，电压型和电

26、流型3。 （4）电源PLC电源单元包括系统的电源及备用电池，电源单元的作用是把外部电源转换成内部工作电压。PLC内有一个稳压电源用于对PLC的CPU单元和I/O单元供电。电源输入类型有：交流电源（220VAC或110VAC），直流电源（常用的为24VDC）。7（5）编程器 编程器是生产厂家提供的与本公司PLC配套的编程工具。编程器分为简易编程器和图形编程器两种。简易编程器不能直接输入梯形图程序，只能输入语句表程序。图形编程器可直接输入梯形图程序。图形编程器的优点是操作方便、屏幕大，显示功能强，且可脱机编程，但是其价格显贵12。 （6）底板或机架 大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气

27、上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体1。3.2 可编程序控制器PLC工作原理 当 PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 （1）输入采样阶段 在输入采样阶段， PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也

28、不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 （2）用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段， PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。 （3）输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后， PLC就进入输出刷新阶段。在此期

29、间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出6。3.3 方坯连铸机切割控制系统PLC硬件组态3.3.1 PLC的选型 PLC的选型有两个重要的参考依据。一是输入/输出点数(I/O点数)确定。这是确定PLC规模的一个重要依据，一定要根据实际情况留出适当余量和扩展余地。二是PLC存储容量确定。注意当系统有模拟量信号存在或要进行大量数据处理时，其存储容量应选大一些，根据控制要求选择STEP300系列PLC12。3.3.2 电源、CPU、系统I/O模块的选择 1、电源模块的选择： 电源模块的选择较为简单，只需考虑电源的额定输

30、出电流就可以了。电源模块的额定电流必须大于CPU模块、I/O模块、及其它模块的总消耗电流。电源模块选择仅对于模块式结构的PLC而言，对于整体式PLC不存在电源的选择。这里我们选用PS 307 5A5。 2、CPU模块的选择： 选择CPU 315-2 DP，它是一款带有中/大规模程序量和PROFIBUS DP 主/从接口的CPU。它除了可以组成集中式I/O结构，还可以组成分布式自动化结构。 它经常在SIMATIC S7-300系统中作为PROFIBUS DP主站使用。同时也可以作为分布式智能DP从站使用，它可以最佳地使用SIMATIC工程工具7。 3、I/O模块选择I/O模块的选择应考虑与应用要

31、求的统一。也可根据应用要求，合理选用智能型I/O模块，以便提高控制水平和降低应用成本。对于输入模块，应考虑信号电平、传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对于输出模块，应考虑选用的输出模块类型应考虑选用的输出模型，通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间长等特点。在此设计中，我们采用2个DI32xDC24V的数字量输入模块，2个DO32xDC24V/0.5A的数字量输出模块12。3.3.3 硬件组态图3-2 硬件配置图3.3.4 系统I/O分配表3-1 系统I/O分配表火切小车变频电源I 0.6BOOL火切割枪变频电源I 0.7BOOL火切机手动I 10.0BOOL

32、火切机半自动I 10.1BOOL火切机自动I 10.2BOOL火切小车前进I 10.3BOOL火切小车后退I 10.4BOOL火切割枪前进I 10.5BOOL火切割枪后退I 10.6BOOL夹紧臂夹紧/松开I 10.7BOOL预热火焰点燃/关闭I 11.0BOOL切割火焰点燃/关闭I 11.1BOOL切割指令人工I 11.2BOOL切割速I 11.3BOOL试灯火切台I 13.0BOOL火切备用按钮I 13.1BOOL切割指令自动I 13.2BOOL割枪原位I 13.3BOOL割枪前位I 13.4BOOL割枪计数位I 13.5BOOL小车原位I 13.6BOOL小车前位I 13.7BOOL火切

33、电位计给定PIW 388INT火切电位计10V供电PQW 356WORD切割速显示PQW 358WORD夹紧臂KAQ 10.0BOOL预热氧KAQ 10.1BOOL切割氧KAQ 10.2BOOL燃气KAQ 10.3BOOL小车制动器KAQ 10.4BOOL火切机手动灯Q 11.2BOOL火切机半自动灯Q 11.3BOOL火切机自动灯Q 11.4BOOL夹紧臂夹紧灯Q 11.5BOOL预热火焰灯Q 11.6BOOL切割火焰灯Q 11.7BOOL切割指令灯Q 12.0BOOL小车原位灯Q 12.1BOOL割枪前位灯Q 12.2BOOL割枪原位灯Q 12.3BOOL小车前进灯Q 12.4BOOL小车

34、后退灯Q 12.5BOOL割枪前进灯Q 12.6BOOL割枪后退灯Q 12.7BOOL火切机故障灯Q 14.6BOOL火切备用按钮灯Q 14.7BOOL切割速灯HQQ 15.0BOOL4 方坯连铸机切割控制系统软件设计4.1 方坯连铸机切割工艺流程 1、控制设备 割枪夹紧臂电磁阀、预热氧电磁阀、切割氧电磁阀、燃气电磁阀、返回气缸电磁阀、小车限位（前位）。 2、火切机工作方式选择 在火切操作台选择开关有“手动”、“半自动”和“自动”三挡位置，与铸机工作方式无关。 选择开关置于“手动”位时，火切机的各动作可单独操作 选择开关置于“半自动”位时，火切机的控制程序接受人工切割指令后进行切割操作，指示灯

35、指示选择开关选中的工作方式。 选择开关置于“自动”位时，火切机的控制程序接受切割指令后自动进行切割操作，指示灯指示选择开关选中的工作方式。 （1）手动模式： 夹紧臂操作：当火切机工作方式处于“手动”位时，操作“夹紧”、“松开”按钮，可使夹紧臂夹紧、松开，有指示灯指示工作状态。 预热火焰操作：当火切机工作方式处于“手动”位时，操作开、关按钮，可使预热火焰（燃气、预热氧电磁阀）打开或关闭，有指示灯指示工作状态。 切割火焰操作：当火切机工作方式处于“手动”位时，操作开、关按钮，可使切割火焰（燃气、预热氧电磁阀）打开或关闭，有指示灯指示工作状态。 割枪操作：当火切机工作方式处于“手动”位时，操作开关置

36、于“前进”位时，割枪将快速向切割方向前进，到割枪前位后自动停止，操作开关置于“停止”位时，割枪停止前进，操作开关置于“返回”位时，割枪返回至原位。 切割速度：当火切机工作方式处于“手动”位时，操作开关置于“前进”位时，操作切割速度按钮，切割枪将依据操作台上的切割速调节电位器的给定速度向切割方向前进，且有数显表显示速度。 切割车操作开关：当火切机工作方式处于“手动”位时，操作开关置于“前进”、“停止”、“返回”位时，切割小车将“前进”、“停止”、“返回”运行，当小车碰到极限位时，小车自动停止。如果切割小车位于原位时，有指示灯指示。小车传动动作时，制动器打开。 （2）自动切割操作过程： 自动切割操

37、作过程为：定尺装置发出切割指令或手动切割指令 切枪夹紧臂电磁阀得电、夹紧臂夹紧，切割车制动器松开，预热氧电磁阀得电、燃气电磁阀得电，预热火焰打开 经延时9秒 切割氧电磁阀得电（切割火焰打开，切割枪传动电机以低速正转9秒后转为正常切割速度），碰到割枪割断位（不同断面可根据割枪计数位接近开关计算）或者切割车前位 夹紧臂夹紧电磁阀失电至夹紧臂松开位（夹紧臂松开）、切割氧电磁阀失电、预热氧电磁阀失电、燃气电磁阀失电（切割火焰关闭） 经延时3秒割枪传动电机开始高速返回至割枪原位、切割车传动电机快速反转 碰到小车原位限位切割车传动电机停转、切割车制动器抱紧（小车停止运）。 图4-1 自动切割工艺控制流程图

38、（3）半自动切割操作过程 火切机工作方式自动、定尺方式手动。按人工切割指令按钮，发出人工切割指令，其余动作同自动位。4.2 方坯连铸机切割控制系统PLC程序设计4.2.1 方坯连铸顺序控制取半自动方式的上升沿，用来给顺序控制的一些程序复位信号。 这个程序段用的是SR触发器，当火切机工作方式选择半自动时，按下切割指令人工按钮I11.2或者火切机工作方式为自动时按下自动切割指令信号I13.2，S端得到信号，STEP1定尺信号启动，其输出启动了二个定时器，T70定时6秒和T71定时时间1秒。其复位端信号并联了STEP2火切机起动、STEP3正常切割、STEP4切割完毕关火、STEP5切割完毕小车返回

39、、火切机手动开关I10.0和火切机半自动I10.1的上升沿信号，当复位端有信号时，T70和T71输出变为零等待下次起动。当工作方式选择为半自动或者自动时且STEP1定尺切割起动，夹紧ZJD被置位。其复位端信号并联STEP4切割完毕关火、火切机手动开关I10.0和火切机半自动I10.1的上升沿信号。当火切机工作方式选择为半自动或者自动时，STEP1定尺信号起动，燃气ZJD被置位，其复位端并联的时T75、火切机手动开关I10.0和火切机半自动I10.1的上升沿信号。STEP1定尺信号起动后 ，6秒后T70起动，STEP2起动被置位，其中一个输出M300.4是控制起切速度，并且起动定时器T72，定时

40、时间9秒，复位端信号与前面几个程序段差不多。STEP2起切9秒后，STEP3正常切割被置位，其输出端M300.5控制切割速度。割枪前位信号I13.4得电，定时器T77起动，定时时间为12秒。 正常切割后小车碰到前位信号或者定时器T77得电，则起动STEP4切割完毕关火。其输出是T74定时时间1秒用来关闭切割氧和T75定时时间2秒用来使切割枪和切割车返回。 当STEP5切割完毕小车返回后，碰到小车返回原位信号，STEP6被置位，表示小车处于在原位等待切割的状态。4.2.2 方坯连铸输出控制 当工作方式选择为手动方式I10.0且按下夹紧按钮I10.7时，取其上升沿则夹紧臂M302.0得电。手动方式

41、I10.0和夹紧按钮I10.7得电后，可以在手动方式下使夹紧臂K得电。半自动或自动方式下当夹紧M300.0得电夹紧臂K也会得电。当夹紧臂K得电，夹紧臂夹紧灯亮。夹紧臂K、小车前进K、小车后退K三个信号并联，当其中一个信号得电，则小车制动器K动作。工作方式手动时，小车前进开关I10.3和小车前进开关I10.3得电或者工作方式为自动或半自动时到STEP2后，小车前进K得电，小车前进。支路上串联的信号有小车前位信号常闭点、小车变频故障常闭点、小车变频电源I0.6、小车后退K常闭点。有三路信号：当工作方式为手动方式时，与小车前进的控制类似。当工作方式为半自动时，当半自动启动时，取其上升沿信号，若此时没

42、有夹紧臂ZJD信号，则小车返回，确保小车切割时处于原位等待状态。还有一路信号是半自动和自动并联，再串联STEP5切割完毕小车返回信号。实现的功能是，切割完毕后使小车返回。5 方坯连铸机切割控制系统仿真调试5.1 调试步骤系统的调试包括硬件和软件两大部分，但主要是软件测试。我采用的是STEP7自带的simulation仿真器进行调试：具体调试方法：(1)首先打开STEP7，并打开 “Simulation model”，出现仿真块，此时把CPU打到STOP状态。(2)点击，将所编写的块下载到S7-PLCSIM中。(3)下载完成后，在S7-PLCSIM依次插入输入输出模块。(4)WINCC画面显示5

43、.2 调试过程5.2.1 半自动控制方式调试图5-1 半自动前进调试截图小车变频电源I0.6、割枪变频电源I0.7、小车半自动开关I10.1、切割指令人工按钮I11.2打上勾，则输出火切机半自动指示灯Q11.3得电，夹紧臂夹紧灯Q11.5、预热火焰灯Q11.6切割氧点燃灯Q11.7、切割指令人工灯Q12.0、小车前进灯Q12.4割枪前进灯Q12.6，按照一定的顺序得电。图5-2 半自动后退调试截图当碰到小车前位信号I13.4，小车后退灯Q12.5得电，割枪后退灯Q12.7得电，夹紧臂夹紧灯Q11.5、预热火焰灯Q11.6切割氧点燃灯Q11.7都失电。5.2.2 自动控制方式调试 自动方式和半自

44、动方式类似，只是起切信号不一样，按下自动切割指令后执行切割，其余的与半自动方式一样。5.2.3 手动控制方式调试图5-3 手动方式前进调试截图小车变频电源I0.6和割枪变频电源I0.7得电，确保切割小车和割枪有电，火切机手动开关I10.0、小车前进开关I10.3、割枪前进开关I10.5、夹紧松开按钮I10.7、预热点燃关闭I11.0、切割点燃关闭I11.1、得电则输出情况是：火切机手动灯Q11.2、夹紧臂夹紧灯Q11.5、预热火焰灯Q11.6、切割氧点燃灯Q11.7、小车前进灯Q12.4、割枪前进灯Q12.6得电。图5-4 手动方式后退调试截图当将小车前进开关I10.3、割枪前进开关I10.5、夹紧松开按钮I10.7、预热点燃关闭I11.0、切割点燃关闭I11.1改为0状态，则对应的输出夹紧臂夹紧灯Q11.5、预热火焰灯Q11.6、切割氧点燃灯Q11.7、小车前进灯Q12.4、割枪前进灯Q12.6都失电。小车后退开关I10.3、割枪后退开关I10.6得电后，则对应的输出为小车后退灯Q12.5、割