自动切割机设计

自动切割机设计（共8篇）

自动切割机设计 篇1

0前言

蜂窝陶瓷近年来在我国得到快速发展,广泛应用于冶金、石化、汽车、电力、燃气等多行业,在我国节能减排中起到了非常重要的作用,发展前景广阔。

蜂窝陶瓷干坯切割是蜂窝陶瓷生产的一道重要工序,它关系到蜂窝陶瓷产品的规整度、美观甚至等级,因此蜂窝陶瓷切割机就显得尤为关键。蜂窝陶瓷干坯体是多孔、薄壁、脆性、低强度的结构体,切割时很容易崩裂破损,对切割机有较高的要求,要求切割后的坯体尺寸准确,断面平整且垂直于轴线,无崩裂破损现象。但至今国内对蜂窝陶瓷切割机少有进行专门深入的研究,企业大多还是采用简易手动式切割机来切割蜂窝陶瓷。这种简易切割机主要是轨道人工推车进坯切割方式,切割刀盘直接联接在电机轴上,虽然结构简单造价较低,但存在以下主要问题:1、切割刀盘转速调整不方便,人工推坯进刀速度不稳定;2、载坯车的轨道伸入切割区,容易粘附切割粉尘,阻滞坯车、磨损导轨,影响切割精度;3、切割机的坯体夹具不具有自动调整坯体轴心线与切割刀盘垂直功能,不能保证切割带锥度的柱形坯体(如大小头坯体,主要是由于我国蜂窝陶瓷挤出成型仍然是采用垂直挤出形成的)的两端面与轴心垂直;4、切割刀盘工作时受到的横向力直接施加于驱动电机轴上,电机容易损坏;5、手动装夹坯,人工间歇推坯进刀,生产效率低,工人劳动强度大;6、无吹扫清坯装置,需另外设置清坯工序。因此现有切割机切割的坯体质量不稳定,常常出现坯体崩裂破损、端面不平行、端面与轴心线不垂直、外观不规整等现象,不能满足高质高效切割蜂窝陶瓷坯体的要求。

蜂窝陶瓷是节能环保的主要材料,随着我国经济的高速发展,对蜂窝陶瓷产品的产量和质量要求将越来越高,规格品种也越来越多,市场迫切希望有一种能够高质量、高效率切割蜂窝陶瓷坯体的切割机。

基于上述原因,我们设计了一种转轮连续进给式蜂窝陶瓷自动切割机,该切割机克服现有切割机的上述缺点,具有可调整切割长度和调节切割刀盘转速的双刀结构、能够自动定心气动装夹蜂窝陶瓷坯体、载坯转轮连续旋转进刀且速度可调、压缩空气吹灰装置和收尘装置。可高质量、高效率地切割加工多种尺寸规格的蜂窝陶瓷坯体(包括带锥度的柱形坯体),切割自动化程度高,环境清洁,切割、吹灰一次完成。

1主要技术参数

转轮连续进给式蜂窝陶瓷自动切割机主要性能参数:

1.切坯能力:~18个/min

2.切割坯体规格(直径×长度):~Ф165mm×200mm;

3.刀盘转速:150r/min-2800r/min(变频调速)

4.六角转轮转速:0.5r/min-3r/min(变频调速)

5.转轮满装载坯体数量:6个

6.总装机容量:2.2kw+2.2kw+1.5kw=5.9kw

7.主机外形尺寸(长×宽×高):1863mm×1760mm×1910mm

8.主机外形尺寸(长×宽×高):1863mm×1760mm×1910mm

2结构特点和工作原理

本设计转轮连续进给式蜂窝陶瓷自动切割机结构如图一、图二所示,它由一对可调式刀盘切割装置、六角载坯转轮连续进刀装置、压缩空气吹灰装置、抽尘装置和控制系统组成。可调式刀盘切割装置由变频调速电机(1)、切割刀轴及轴承座(2)、切割刀盘(4)及拖动板(5)等组成,变频调速电机(1)、切割刀轴及轴承座(2)、切割刀盘(4)装于带燕尾槽的拖动板(5)上,拖动板通过手轮丝杆作定向调整,可精确调节左右两刀盘之间的距离,达到切割不同长度的陶瓷蜂窝坯体的目的。切割装置只有刀盘和部分刀轴在切割机罩内,电机(1)通过联轴器和安装于轴承座(2)中的刀轴带动刀盘旋转,电机轴只承受扭矩,电机不易损坏,刀盘运转平稳,通过调节变频器可以获得刀盘的最佳切割转速。六角载坯转轮连续进刀装置由另一变频调速电机(7)、减速器(8)、六角转轮(9)和装于转轮上的六个气动夹坯夹具(15)等组成,电机通过减速器带动六角转轮回转,气动夹具可自动定心装夹带有锥度的柱形坯体,通过调节夹具定块的角度可使带锥度柱形坯体的轴心线与刀片垂直,从而保证切割后坯体的两端面与轴心垂直,六角载坯转轮连续进刀装置的驱动和轴承座都在切割机罩外,避免了切割粉尘污染,转轮转速采用变频调速,速度可任意调整,通过调节转轮转速获得最佳切割进刀速度和装卸坯体的时间。六个气动夹坯夹具(15)通过气缸和压缩弹簧来实现对坯体的夹紧和放松,夹坯气缸的压缩气体由空压机主管道通过装于六角转轮轴端的旋转接头引入,再分配到六条连接到夹坯气缸的支管,每条支管上都装有一个机动阀控制该支路气缸的充气夹坯和放气卸坯。本切割机还配有坯体切割后压缩空气吹灰清扫装置和抽、收尘系统,切割、吹灰一次完成,减少了陶瓷蜂窝体的生产工序,实现了清洁生产和粉尘回收利用。

1-切割变频电机2-轴承座3-压缩空气吹灰装置(两套,左右错位布置)4-切割刀盘5-拖动板6-控制柜7-转轮变频电机8-减速机9-六角载坯转轮10-气管旋转接头11-空压机12-抽尘口13-切割机罩14-气动夹具定板15-气动夹具动夹板16-气缸17-机动阀18-切屑抽屉

转轮连续进给式蜂窝陶瓷自动切割机工作原理:六角转轮携带被夹具固定于上的六个蜂窝陶瓷坯体按图二所示顺时针回转,依次进入切割区,切割区是在转轮后方两侧平行布置两片切割刀盘,见图一所示,切割刀盘逆时针旋转,将进入切割区的坯体长出的两端同时平行切掉,两切割刀盘之间的距离便是坯体切割后的长度,切下的废料落入切屑抽屉,切割好的坯体继续随六角转轮顺时针回转至吹扫清坯区,被安置于机罩内侧的压缩空气吹灰装置自动吹扫,将切割后附在坯体外表和孔内的切割灰屑吹掉,吹扫干净的坯体随转轮继续回转进入卸坯区,此时控制该坯体气动夹具开合的机动阀触到碰块而换向,夹具自动打开,工人将切割好并吹扫干净的坯体取出,再将待切割的坯体放入夹具,转轮将待切割的坯体转入装坯区。在装坯区,装于转轮上的机动阀转过碰块,机动阀复位,气缸无杆腔进入压缩空气,气动夹具将坯体夹紧,被夹紧的坯体随转轮继续向切割区回转,进入切割区切割,一个坯体的切割工作循环完成。后面的坯体同上依次循环,切割和吹扫的粉尘被引风机抽入袋式除尘器除尘并回收。本切割机在调整好切割刀盘间距和刀盘转速以及六角转轮转速后,就可自动连续稳定工作,工人只需在装卸坯区进行卸坯和装坯,无须其他操作,就可完成蜂窝陶瓷坯体切割和清扫工作。

3结语

本设计转轮连续进给式蜂窝陶瓷自动切割机集切割和吹扫清坯为一体,采用变频调速电机传动六角转轮和切割刀盘,方便调节各种蜂窝体切割的最佳转速;采用转轮为连续进刀载体,自动切割;轴承座等各运动副设置于切割机罩外,避免了粉尘污染磨损等带来的设备故障;可调气动夹具能装夹带锥度坯体,保证坯体切割两端面垂直于轴心,对坯体的适应性好;切割刀装置安装于带燕尾槽的拖动板上,手轮丝杆调节精准。这些设计使得本切割机具有工作平稳可靠,切割效率高、切割质量好,操作轻松、工作环境好等特点。广泛用于蜂窝陶瓷生产行业对提升我国蜂窝陶瓷产品的质量和档次、提高蜂窝陶瓷的应用效果将起到促进作用。

摘要：分析了蜂窝陶瓷切割特点和目前蜂窝陶瓷切割机存在的问题,并对解决这些问题而设计的转轮连续进给式蜂窝陶瓷自动切割机的主要技术参数、结构特点和工作原理进行了详细介绍。

关键词：蜂窝陶瓷,转轮连续进给式,自动切割机,结构设计

参考文献

[1]程小军.蜂窝陶瓷塑性液压挤出成型,陶瓷[J],2002(4)

[2]蜂窝陶瓷.建材行业标准JC/T 686-1998

自动化小型玉米收割机等9则 篇2

该机获得的2项国家专利技术，自动化程度高，收割刀仿形能力强，能根据作业地块的地质、干湿、软硬及收割速度等信息，收割机可以自动地调整、控制收割收割刀的深浅，因此该机被广大机手誉为“对行挂档就收割，坑洼深浅不操心”的省心机具。近几年，该所通过科研攻关，反复实验，不但收割机的功率损耗降低了30％，大大提高了产品质量，已经连续4年达到零返修，被广大机手誉为放心农机。

该机的主要特点是：

1、可配套动力机械多，12、15、18等马力的小四轮拖拉机皆可与之配套。

2、重量轻(160多公斤)，体积小，前置式，便于安装、维护和操作，能直接进地收割，不须提前人工开道。

3、收割行距可根据需要进行调节，调节简便，其最佳行距为50～90厘米。

4、工作效率高，12马力拖拉机每小时最高可收割玉米12亩。

5、双行收割，可以直接进地，不需提前人工开道；收割机适应性强，即使是倒伏的玉米，在其他玉米收割机械无法作业的情况下，该机仍可以正常收割。

6、收割刀采用组合刀片式，每套6把，每套刀成本40元左右

7、投资回报率高，按每台每小时收割6亩计算，一天至少收割48亩；收割一亩按15元计算，每天可收入720元，而每台价格仅有三千多元，价格效益比是相当高的，所以其市场前景非常看好。

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艺术火柴

这是国内首家尝试艺术火柴的开发、设计、生产与销售为一体的公司，把传统火柴进行了一次彻底的革命，产品取材于东北小白杨，使用无铬、无锌、微硫新技术配方，被誉为“安全环保时尚型火柴”。产品精心设计，印刷精美，限量发行，纯手工制作。

随着市场经济的完善，火柴带来的是文化，不是为了取火。防风火柴防水火柴、烧烤火柴、彩色火柴等等让火柴与企业文化联系在一起，做成了E时代的广告新载体，使火柴文化不在那么简单……推崇复古经典浪漫的火柴文化，力求在小小的方寸之间给予您顶级的享受，顶级的奢华，让小小的火柴发光发热，点燃大家对生活的无限向往。火柴已经不再是我们原来单纯作为引火、点烟使用的工具，而是一种新生活、新品味的象征!

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特味酥麻花的配方及制作方法

这种麻花同其它麻花相比具有以下特点：

1、美味健康：由数十种食用植物香料精制成的卤液作调味料，香酥味美。口有余香，久有回味，妙不可言，久吃不厌。(本卤汁用在拌馅、肉类及其他面食中也是美味)

2、多味：麻、辣、甜、咸可口多味。普通麻花或甜或咸。

3、酥脆而不碎，袋装保存六个月以上不变质。普通麻花热软凉硬，更不能装袋。

4、时尚香型，如桂花、玫瑰、香兰、菠萝等十种花香和果香，普通麻花无任何香型。

5、适应范围广：根据各地的食俗，可以对配方作适当的调整。

本专利技术含量高，保密性强，但只要掌握住几个关键，就容易学会，原料易购，各地都有，设备简单，价格低廉。即可以用机器工厂化大规模生产，也可以手工作坊家庭生产。

即可以在街头巷尾裸露叫卖，也可以精美包装进入大商场、大超市，高端销售，因为不仅美味，更重要的是健康，所以会受到中高收入消费者的青睐，价格高，效益好。

2009新型果树施肥器新上市

使用果树施肥器的优点：

一、省时高效：本产品放弃传统弯腰挖坑盖土模式，直接将肥料施在果树根部，并根据作物生长状况随意调节施肥量与施肥深度，施肥速可提高5～10倍。

二、保护作物根系：传统施肥由于采用挖坑方式，大面积损伤作物根系，不利于作物正常生长，降低作物吸收养分的功能，采用果树施肥器损伤作物根系能降低至2％以下。

三、劳动强度低：由于采用脚踏式杠杆原理，不需要弯腰挥锄，大大降低工作强度，促进农民们身体健康。

喂奶衣

这种喂奶衣是专门为哺乳期的妈妈设计的一款上衣(此款为夏季款式)，采用掀开式样的设计，里面一侧竖开的哺乳口，隐蔽、方便、时尚，是准妈妈的首选。哺乳非常方便，无论是在家还是外出，随时都可以给小宝宝喂奶了，再也不用担心曝光。睡觉时也可以当睡衣穿。孕期、哺乳以及日常生活都可以穿的款式!

纯棉防辐射面料，M、L、LL供您选择，黑色、白色、灰色三色。

降温湿帘

湿帘是一种特种纸制蜂窝结构材料，其工作原理是“水蒸发吸收热量”这一自然的物理现象，即是水在重力的作用下，从上往下流，在湿帘波纹状的纤维表面形成水膜，当流动的空气经过湿帘时，水膜中的水会吸收空气中的热量后蒸发，带走大量的潜热，使经过湿帘的空气温度降低，从而达到降温的目的。

湿帘降温五大特点：1、高效节能绿色原动力负压通风降温系统是利用风机与水帘的配合，人为的再现自然界水份蒸发降温这一物理过程，耗电量只是传统空调的十分之一。

2、通风透气在整个系统的相互配合下，抽风风机迅速排走室内人员、机器产生的热气、废气、异味，避免了废气及异味对人体的刺激。整个室内空气最快可以在一分钟内更新一次，这是一般空调所无法达到的效果。

3、提高工作效率解决闷热和含氧量不足导致工人的注意力下降问题。使用水帘产品降温不仅可以解决厂房闷热问题更是在水份蒸发降温的同时产生了负离子氧，增加空气中的氧含量起到调节情绪、缓解疲劳达到提高工作效率目的。

4、健康环保系统采用水作制冷剂，制造和使用过程中对环境无污染，水帘除有降低空气湿度外，还具备净化外来空气携带的粉尘和微粒。高效循环的清新空气，能有效地预防职业病率和流传性疾病的传染。

5、适用性强水帘武工厂空调系统适用性广，各种各样人群密集，热源大、或易产生污染、通风不良的场所，都可发挥显著的功效。如纺织车间、制衣车间、注塑车间、五金厂、鞋材厂、电子厂等，可根据其不同的环境设计相应的系统，而且又随室内的具体情况调节不同的风速、风量，非常灵活。

羊肉串机

夏季烤肉生意红火，但很多都不卫生，该机采用全不锈钢材质设计制做，外型美观，清洁卫生，出品质量好，生产效率高，日产量可达3吨以上，是您小本投资，大把赚钱的理想选择。

主要功能选择料、各肉、整理、切条，其长短、宽窄任意可调，加工成串非常方便快捷。

功率：Llkw；电压：220v；重量：50kg；日产量：3～4吨；产品售价：2380元(要求独占另加2000元)

“V”型变压器防盗锁

“V”型变压器防盗锁的两大优势：1、锁芯防钻的独特功能(国家专利保护)无论手钻电钻都无能为力。2、防盗螺栓是由两个组合而成的(国家专利保护)，克服了螺栓单一的缺陷，其强度、屈服力和防盗效果是同类产品的四倍。本锁用料考究，经特殊工艺处理，具有防钻、防锯、防撬、防锈等功能，本锁设计新颖、巧妙、作案点极小。其锁芯设计先进，机械使用寿命五万次以上，不易复制，在同行业属国内首创。双向封闭式结构，环环相扣，即使破坏了其中某一部分，也休想打开整锁。

植物生根剂

自动切割机设计 篇3

石材在建筑、室内外装潢等领域的广泛使用已经有很久的历史了,随着人们生活水平的提高,对石材的质量、材质、尺寸、形状等都有了更高的要求,为了加工出符合社会需求的石材,设计了一种石材自动切割设备,该设备实现了石材分片切割的自动控制,减少了工人的劳动强度,扩展了PLC技术在自动化领域中的应用,具有较大应用价值。

2 设备总成及功能

设备由操作面板、电气控制装置、动力装置、机械装置和状态检测控制装置等五大部分组成,如图1所示。机械装置包括翻转式回转工作台、床身平移(分片)装置、横梁、圆锯片拖板等部分构成,整套设备安装在钢筋混凝土造成的基础上。床身平移分片(前后)行走和切割(左右)行走通过电动机-减速器-齿轮-齿条啮合传动;圆锯片旋转采用带轮传动;圆锯片的升降由滑板升降液压装置实现精准控制;横梁上安装有可调位置的行程开关,床身横移的切割位移量由刻度尺示读;床身平移导轨上安装有磁栅尺和读数头组成的位移检测装置,反馈床身平移的位移数据供PLC实现分片控制,以使整套设备在自动控制系统的作用下,按程序完成加工工序。

料石的进出在外引力作用下,由矿石车完成。操作者通过操作面板输入加工尺寸、走刀速度等切割参数,按照分片尺寸调整好拖架运行和滑板升降行程限位开关的位置,然后启动自动加工,即可完成石料分片切割加工过程的自动化。

3 设备电气控制要求

设备电气系统主要有设备操作面板、限位开关、电气控制柜及驱动电动机(锯片电动机、床身平移(前后)电动机、拖板行走(左右)电动机、滑板升降(上下)电动机)组成。

使用设备时,要根据石材的几何尺寸,调整好拖架运行和滑板升降的行程限位,将工件置于工作台上,开启激光划线仪,找正工件的切割位置,然后将工件固牢。

设备具备自动和手动功能(由控制柜面板上自动和手动旋钮控制):

(1)当石料按照要求在锯机下面定好位固牢之后,在操作面板上选择手动(前后、左右)将圆锯片调整到初始加工位置;

(2)设置好每刀吃切深度、加工尺寸和走刀速度;

(3)在自动状态下(锯片初始点为碰到上限位、左限位),启动主电动机后,拖架行走电动机自动启动,圆锯片开始进入切割状态(行程距离有左右限位开关控制);每走刀一次完毕,滑板升降电动机启动,按照预先设定的下降量进刀一次,然后返程切割。直到达到设定的切割深度(由下限位控制),完成一组切割,圆锯片自动上升到上限位。然后启动前后运行电机,平移床身带动锯片前后移动一定距离进行分片定位,再重复上次切割任务。

4 设备硬件电路设计与PLC选择

设备需要控制床身的平移以及锯片的回转、升降和行走。设备运行主电动机(锯片电机)用于切割石料,要求大功率输出,故选用15KW三相交流异步电动机,运行中该电动机的控制仅需运转和停止,利用了手动按钮和PLC控制。由于矿石材质坚硬、易崩碎,锯切困难;加工中,要求刀具切入时产生的冲击小,切割过程平稳,石料分片尺寸准确、误差小、切口均匀等,速度控制要求能够实现加减速自动控制,其运动曲线如图2所示,图2a为锯片横移切割速度曲线,采用线性加减速控制,图2b为床身平移分片定位运动曲线,采用二次减速定位。锯片前后、左右的行走电动机选用了三菱FR-E540-2.2K-CH经济型高性能变频器进行调速控制,利用手动按钮、行程开关和PLC控制锯片的快速移动、分片定位和切割行走等运动。

υRH-高速移动速度;υRL-低速定位速度

锯片左右切割行走的走刀速度由控制柜面板上的电位器旋钮设定,电位器接口电路见图4虚线圈起部分,工作时由PLC输出控制继电器K13的通断状态,以获得切割速度和快移速度。设备进行分片切割时,锯片由初始位置开始切割加工,当左右切割一个行程终了时,锯片抬起,自动控制系统控制平移床身带动锯片前后分片平移,此时磁栅检测装置检测床身位移,向PLC发送位移量脉冲,PLC计数器工作,输出RH信号,通过变频器GF1控制电动机高速前进,当到达距给定尺寸前一定距离时(程序中设定),PLC输出RL信号,控制电动机二次降速,慢慢到达指定点,从而实现分片尺寸的稳定和准确。其分片调速控制原理如图3所示。整个设备的电气控制原理如图4所示。

设备自动状态下的运动轨迹,均由PLC控制,其主要输入信号有27个,输出信号有28个,另外该设备属于矿石加工设备,要求使用寿命长、设备运行可靠。因日本三菱公司的Fx2N-64MT型PLC具有丰富的系统资源,有3072点辅助继电器,提供了多种特殊的功能模块,可利用顺序功能图进行工艺流程的编程方法,其晶体管输出单元采用无触电输出,使用寿命长,响应速度快,故选用Fx2N-64MT。PLC接口分配见表1,PLC外部接口电路见图5。

5 PLC控制软件设计

设备的运行状态分为手动和自动状态,手动状态下的控制由S0初始化开始,程序编写简单,本论文不再论述;自动状态下控制由S2初始化开始,其控制顺序可根据运行工艺流程绘制出其顺序功能图(SFC图)[1],见图6。

根据绘制的设备运行SFC流程,可设计出PLC运行梯形图。软件开发中,充分利用了Fx2N-64MT的强大功能,使用了M8000、M8002、M8034、M8041、M8044等特殊辅助继电器进行设备运行监视、顺序功能初始化、原点位置条件、转移控制及状态保护等,利用了相关能够指令进行状态复位等,程序简洁实用。

6 结束语

本控制系统已经应用于产品的生产,现场设备运行状况良好,目前无电气故障出现。由此可见,利用PLC实现石材加工设备的自动控制,可有效地提高设备运行的可靠性,减少设备运行的故障率,大大提高了石材加工的自动化程度,减少了石材的搬运次数,降低了石材破损的几率,也降低了工人的劳动强度,提高了生产效率和生产效益,具有良好的应用前景。

摘要：设计了一套石材自动切割设备的自动控制系统,阐述了石材切割设备PLC自动控制系统的硬件设计和控制软件设计思路。设备具有加工精度高、可靠性高等特点,提高了石材加工效率。

关键词：石材自动切割,自动控制,PLC

参考文献

自动切割机设计 篇4

关键词：棉花打顶机,切割器,高度,自动控制

0 引言

目前,制约棉花打顶机发展的主要原因是棉株高度自动检测困难,打顶精度不高。因此,迫切需要研制出打顶精度高、综合性能好的棉花打顶机。而棉花打顶机切割器高度自动控制系统是棉花打顶机的重要组成部分,其工作性能将直接影响整机工作的精度和效率,最终影响到棉花的总产量。切割器过高会出现漏打顶,未能去除棉株的顶端优势,使整株成铃数减少;切割器过低会造成打顶过高,不但增加花蕾的损失率,而且容易使整机作业负荷增大。

3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机切割器的离地高度由操作人员通过升降踏板带动不等臂平行四杆机构进行人工调节;而田块地表的起伏不平,棉株的高低都是随机变化的,操作人员只能根据实时观察判断和工作经验进行操纵,造成操作困难,很难满足工作要求。因此,本文根据3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机切割器的工作要求,以AT89C52单片机为核心,设计棉株高度自动检测及切割器高度自动控制系统,为提高机具自动化水平提供依据。

1 切割器液压控制系统分析

1.1 切割器高度的液压系统控制原理

3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机切割器的液压升降机构示意图,如图1所示。从图1中可看出,液压油缸上端与机架固定铰接,下端铰接在滚筒式切割器的连杆支架上,通过液压油缸的长度变化进而控制切割器的高度升降。由单片机进行运算并发出指令,驱动多路换向电磁阀,来自油泵的压力油经多路换向阀进入油缸,使切割器提升或下降到合适位置;当棉花打顶机不工作时,液压油经多路换向阀流回油箱。

1.机架 2.液压油缸 3.滚筒式切割器 4.仿形地轮

本系统选择电液比例方向阀作为控制阀。电液比例方向阀可在不同方向上对负载流量或压力进行连续控制。在实际使用时只需改变阀的控制电流,即可控制阀的输出压力或流量。在棉花打顶机切割器高度控制的液压系统中,加入电液比例方向阀,再加上由单片机及其外围电路组成的控制器,采用PID控制算法构成电液比例控制系统。其液压控制系统简图,如图2所示。

1.2 切割器高度与棉株高度之间的相互关系

根据棉花打顶的农艺要求,计算出滚筒式切割器中心高度H与棉株高度h之间的相互关系。滚筒式切割器的直径D=400mm[1],平均去顶高度为40mm,计算得出H=h+(D/2-40),H=(h+160)mm,如图3所示。

对该控制系统的要求就是能达到图3中所示的效果,但是要做到切割器精确地跟踪棉株高低变化对执行器来说是比较困难的,而且过度频繁地调节切割器高度也会增加对整个控制系统和机构的磨损。因此, 该控制系统每隔一段时间对植株的高度进行一次采样,计算输出一次切割器升降的平均高度,保证控制精度在±20mm范围内即可。

2 棉株高度及切割器离地高度的自动检测

2.1 棉株高度的自动检测

如果采用接触式传感器检测棉株高度,将会增加棉花收获时的损失率。由于棉花打顶机是在作业过程中对切割器离地高度进行自动调整,且棉花打顶机工作在振动、多尘的环境中,因此传感器应具有适应这种环境的能力。

超声波测距、图像处理探测技术和红外测距是应用较为广泛的非接触检测方法。超声波测距虽然技术不复杂,但其经济成本较高。图像处理探测技术虽然能够较好地探测出靶标的外形,但因其复杂性、稳定性较差、数据处理量较大、响应速度较慢和成本较高等问题,使得此技术大多还处于实验室阶段,实际应用于田间在线实时作业的较少。近红外技术是一种快速分析技术,具有低成本、响应速度快、非接触检测、多组分同时测定、可靠性好、结构简单、体积小、功耗低等优点,目前被广泛应用于医药、化工、农业、在线实时检测和探测等领域。其中的关键是确定出特征波长或特征波段。

根据控制系统的要求,采用红外探测技术来检测棉株的高度。在被测作物上方安装红外探头,将其固定在棉花打顶机的机架上,探头离地距离为S。根据红外传感器的工作原理,由单片机控制探头电路,采集检测时间,计算出探头与棉株之间的距离D,则棉株的实际高度为h=S-D。

2.2 切割器离地高度的自动检测

切割器高度是指滚筒式切割器中心距地面的垂直高度。本文对3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机进行研究,切割器中心离地高度与液压缸的位置关系,如图4(a)所示。对其进行分析简化不难得出其运动位置关系,如图4(b)图所示。

液压缸杆的伸缩带动滚筒式切割器中心以o点为圆心,以oe为半径做圆周摆动运动,其运动轨迹如图4(b)虚线所示。液压缸杆初始长度为m,伸缩量为x,ad杆长度为m+x。其中,ab杆,ob杆,od杆,oe杆长度均为已知,分别用l1,l2,l3,l4表示,机架高度oc长度用l5表示。则有以o点为原点,ob,oc为x轴,y轴建立直角坐标系,那么d点的坐标为(l3cosθ,l3sinθ),其运动轨迹函数为

$\{\begin{array}{l}x=l{}_3\cos \theta \\ y=l{}_3\sin \theta \end{array}$

根据图4位置关系,得出以下方程

$\{\begin{array}{l}{\rm H}=l{}_5-l{}_4\sin \theta \\ \sqrt{(l{}_2-l{}_3\cos \theta ){}^2+(l{}_1-l{}_3\sin \theta ){}^2}=m+X\end{array}$

最后出切割器中心离地高度H与液压缸的位置X间的函数关系

${\rm H}=\frac{l{}_4}{2l{}_{1}l{}_3}\left[(m+X){}^2-l{}_1-l{}_2-l{}_3\right]+\frac{l{}_2^2}{l{}_1}+l{}_5$

式中 X—位置传感器检测到的活塞当前位置;

H—切割器中心离地高度;

l1—机架ab段长度;

l2—机架ob段长度;

l3—切割器连杆支架od段长度;

l4—切割器连杆支架oe段长度;

l5—机架横梁的离地高度;

m—液压油缸的初始长度。

因此,只要测出提升液压油缸的当前位置就可以求出切割器当前的离地高度。考虑到液压缸为活塞型液压缸,本文采用电位器电路来检测液压缸的当前位置,如图5所示[2]。

通过电位器电路将液压油缸的当前位置转换为与之呈一定关系的电压输出。输出电压U0是经电位器分压后得到的,当无油压进入时,也即活塞杆零刻度时,U0=0;当液压缸达到满量程时U0=U;当活塞杆处于任何一位置时,U0=UR2/R。

3 自动控制系统的硬件设计

3.1 自动控制系统的硬件构成

自动控制系统硬件结构框图如图6所示[3]。

该控制系统是对作物的当前高度和提升液压缸的当前位置进行测量,按照PID控制算法对测量值进行处理,产生相应的控制信号,驱动电液比例阀动作,从而使切割器跟随棉株的高低而升降。控制系统中主控单元采用8位AT89C52单片机,外围电路包括输入输出信号处理电路等。

3.2 单片机系统

AT89C52单片机系统内部带有8K的闪存ROM,因此不用外接程序存储器;根据需要扩展8K数据存储器,选用6264芯片。

3.3 位置测量及A/D转换电路

液压缸位置的测量采用电位器电路。电位器电路输出信号较大, 一般不需放大,但带动负载能力不强,接一运算放大器进行阻抗匹配及放大。该电路采用OP07运算放大器对其信号进行匹配放大。放大后的信号输入A/D转换器,转换为数字量送入单片机进行处理。

A/D转换器采用A/D串行芯片TLC1543,该芯片是CMOS、具有11路10位分辨率的开关电容逐次逼近模/数转换器。片内设有自动采样-保持电路,在转换结束时,用“转换结束”信号(EOC)输出端变高来指示转换的完成[4]。

3.4 D/A转换电路

该控制系统的执行机构是电液比例方向阀,控制电压为0~10V。单片机的输出信号经过8位D/A转换芯片DAC0832转换,并进行比例放大后,实现对电液比例方向阀的控制[5]。

4 自动控制系统的软件设计

根据该自动控制系统的控制要求,整个软件系统由主程序模块、红外检测模块、外部中断模块和通信模块组成,采用C5l语言编程。设计思路如下:开机时首先进行系统初始化,启动红外检测系统并对当前的棉株高度值进行测量,将采集到的数据送单片机进行处理,同时位置传感器检测液压缸位置信息,送单片机的RAM存储器;最后单片机对测量到的棉株高度值和液压缸位置信息进行比较运算,根据PID控制算法策略来控制比例放大器,经比例放大器放大,控制液压方向阀的进油和出油,进而控制切割器的升降量,使切割器高度稳定在设定的控制范围内。设计主程序流程图如图7所示[6]。

5 结语

本文在3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机的基础上,以AT89C52单片机为核心,设计了棉株高度自动检测以及切割器高度自动控制系统,解决了人工手动控制打顶高度的不足,实现了系统根据红外传感器检测到的棉株高度来自动控制切割器的离地高度,该系统结构简单,容易实现。在3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机上应用该控制系统,可使切割器按照棉株高度的变化进行自动调节,提高了棉花生产的自动化水平,降低了农工的劳动强度。

参考文献

[1]胡斌,罗昕,王维新,等.3MDZK-12型组控式单行仿形棉花打顶机的研制[J].农机化研究,2008(5):73-78.

[2]陈进,张淑红,李耀明.联合收获机梳脱台高度自动控制系统的设计[J].农业机械学报,2003(6):65-67.

[3]刘川来,胡乃平.计算机控制技术[M].北京:机械工业出版社,2007.

[4]张盛煊.10位11路串行A/D转换器TLCl543的应用[J].集成电路应用,2000(5):18-21.

[5]张振荣,晋明武,王毅平.MCS-51单片机原理及实用技术[M].北京:人民邮电出版社,2000.

PLC在自动切割机中的应用 篇5

关键词：PLC,文本显示器,控制系统

1 引言

在科学技术日益发展的今天,电气控制系统的自动化程度越来越高,自动控制设备在企业生产中起着至关重要的地位,提高了生产效率,带来了很大的经济效益。传统的棕榈床垫切割机采用继电-接触器控制系统控制的,远远落后于生产的需要。为了满足行业的要求,需要设计高精度、高性能和方便操作的切割控制系统。由于PLC控制系统和继电器控制系统相比较,具有可靠性高,抗干扰能力强,适应范围广,编程简单易懂等特点,所以广泛应用于机械、冶金、汽车、航空航天等领域。本文根据棕榈床垫切割的特殊要求,设计了以台达系列PLC为核心的床垫切割机控制系统。该系统可以根据生产的需要,实现任意长度的切割,并配以文本显示器组成的小型人机界面。经过试验的验证,并投入生产。

2 系统结构

本文设计的棕榈床垫切割机控制系统可以根据生产的需要,在线切割任意长度的床垫,并能计算切割数量,其系统结构如图1所式。系统组成:切割部分和物料的传送。切割部分由电锯、小车、驱动电机、变频器、上下限位开关。物料传送由传送带、信号检测器、脉冲信号器。实现的功能:能够准确、可靠的根据生产的需要,切割不同长度的床垫,并能计算存储切割的数量。

工作过程:棕榈床垫通过电机的传送带传送,信号检测器检测到有床垫时,传送带开始运行。当传送带运行同时,通过控制外来脉冲信号的个数来确定切割长度,达到需要的切割长度时,传送带停止运行。然后,变频器驱动小车电机运行,带动小车沿着轨道上下运行,同时电锯电机启动,电锯旋转,并在小车的带动下,上下移动,对传送带传送的棕榈床垫切割;小车运行到下限位时自动停止,同时电锯也停止旋转,完成向下切割任务。以同样的顺序实现向上切割,小车运行到上限位时,小车和电锯电机同时停止运行。

控制要求:

(1)为了操作方便,本系统具有手动和自动两种工作方式。

(2)用脉冲信号个数,确定切割长度。根据生产的需要,可随时调节传送带运行的速度。

(3)实现切割机的各个工作部分的联锁控制和最佳运行控制。

(4)可对带动电机小车的运动速度进行调节,以满足不同材料工件的加工要求。

(5)当切割机出现故障应立即停止工作,故障排除,继续按照故障前的状态工作。

3 硬件设计

控制系统结构图如图2所示。

本控制系统结构主要包括台达D V P-2 4 E S型号的可编程控制器(PLC)、文本显示器MD204L V4、以开关量作为输入信号的控制开关、交流接触器、中间继电器等组成。各输入信号均以常开触点直接与输入端子相连,PLC内部提供24V直流电源,各输出信号与中间继电器和交流接触器相连。

(1)可编程控制器的选择

可编程控制器是系统的核心部分,本控制系统的可编程控制器选用台达ES系列的PLC。台达ES系列PLC具有如下特点:

(1)最大I/O点数:256点

(2)程序容量:4K Steps

(3)通讯端口:内置R S-2 3 2与R S-4 8 5,兼容MODBUS ASCII/RTU通讯协议。

(4)内置四点高速计数器

根据本控制系统的要求,需要12点输入,5点输出,所以本文选用小型PLC即台达系列DVP-24ES,16点输入,8点输出。台达小型系列PLC机有着近30年的工业使用历史,它的可靠性是D V P系列P L C中最高的。

(2)文本显示器选择

文本显示器是一个小型的人机界面,主要与各类PLC(或带通信口的智能控制器)配合使用,以文字或指示灯等形式监视、修改PLC内部寄存器或继电器的数值及状态,从而使操作人员能够自如地控制机器设备。本文选择MD204L V4型可编程文本显示器,它有以下特点:

(1)通过编辑软件TP200在计算机上制作画面,自由输入汉字及设定PLC地址,使用串口通讯下载画面

(2)通讯协议和画面数据一同下载到显示器,无须P L C编写通讯程序

(3)支持不同系列的PLC包括,西门子、三菱、欧姆龙、松下、施耐德、永宏、LG、台达、AB等主流PLC,包括Modbus RTU、自由通讯等通用协议,以及应用于KINCO伺服驱动的ECOSTEP协议。

文本显示器在本系统中的作用是设置脉冲信号的个数来控制床垫切割的长度、观察系统运行的状态、计算系统切割床垫的个数等。

(3)I/O分配表

4 软件设计

该控制系统自动控制程序流程图如图3所示。PLC运行时,首先自检,如果PLC及接口有错误,故障指示灯就发亮。没错误,就按照自动控制程序执行不同的控制。整个控制过程分为物料检测、根据切割长度确定脉冲个数、切割机随小车正反转带动,上下切割物料。在工作过程中,如果出现故障,可随时用手动开关停止,根据刀具所在位置,可以用手动开关随时启动。

在系统的运行过程中,如果某个状态出现故障,故障排除后继续按故障前的状态工作。为了方便操作,本系统设有手动/自动选择开关SA,SA开关合向左侧,工作在手动状态,合向右侧,为自动状态,执行自动控制程序。P L C自动控制和手动控制切割机运行梯形图分别如图4、如图5所示[3]。

5 文本显示器画面设计

文本显示器可以实现小型的人机界面,本文使用文本显示器可以实现脉冲个数的控制,可以计算工作量,可以随时观察电机的运行状态。根据本系统的控制要求,设计了主要4个画面:启动、脉冲个数设置、系统运行状态显示、工作量。在启动画面时,根据对应的指示灯可以观察工作在手动状态还是自动状态。在手动状态时,通过按文本显示器键盘上的按钮观察系统运行状态,进入系统运行状态显示画面。在自动状态时,通过按文本显示器键盘上的按钮进入自动设置画面,设置脉冲信号的个数控制床垫切割的长度,通过按文本显示器键盘上的按钮观察系统运行状态,按文本显示器键盘上的按钮进入工作量显示的画面。

6 结束语

该控制系统是在床垫切割中属关键辅助设备,在床垫的生产制作中直接影响其生产效率。用可编程控制器控制床垫切割机,使该设备成为集机、电、气为一体的自动化设备,充分满足生产自动线的要求。PLC的应用,增强了该系统的可靠性及稳定性。该控制系统在山东明正机电有限公司实验成功,并在天津床垫的生产企业中得到应用,使用效果好,操作简单,调节方便,提高了生产效率,并取得了一定的经济效益,验证了该系统的实用性。

参考文献

[1]史宜巧,景绍学.PLC技术及应用[M].北京:机械工业出版社,2008:1-36.

[2]孙平.电气控制与PLC[M].北京:高等教育出版社,2004:24-53.

自动切割机设计 篇6

原有的装车方式是使用5吨的矿用斗车用人力利用锚索的弹性将锚索强行盘成U形装车入井, 每车只能装15根, 不但费时, 而且费力, 工作效率低下。由于矿用斗车内空间小, 造成锚索的弯曲弧度小, 锚索形变增大, 弹性势能增加, 井上装车时很费力气, 井下在卸车时锚索所释放的弹力又经常对矿工造成伤害, 所以安全系数低;随着矿井掘进工作面的增多与对老巷道的维护量增大, 现在每天需要锚索量平均已经达到300根左右, 用这种锚索车装锚索人工每天得装6车左右, 用人力装车装锚索的数量已经远远达不到生产的需要, 非常的费力, 同时也费时间。

从2007年以后, 开始对装锚索的工具进行初步改造, 开始使用锚索车进行装车与运输, 缓解了井下运输的任务;锚索车由平板车改制, 即平板车上安装一个箱体, 箱体用8mm厚的铁板焊制, 箱体高为1000mm, 宽为1200mm, 长为1400mm, 前部用两根8#槽钢锁紧锚索, 防止锚索前后蹿动, 起到限位的作用, 即一根槽钢立焊在平板车上, 槽钢上、下各钻直径为22mm的孔, 另一根为活动的槽钢, 也在相应的位置上钻22mm的孔, 然后用M20的螺栓紧固两根槽钢从而达到压紧锚索的作用。这样设计的锚索车平均一车能装锚索30根左右。提高效率1倍以上。由于平板车的宽度比矿用斗车宽将近200mm, 装车时锚索的变形小了很多, 锚索的弹性势能相应降低了近30%, 装锚索时轻松了许多, 矿工在卸锚索时伤人事故也大大降低, 增加了安全系数。这种锚索车在生产中的确为我矿综采、掘进所用的锚索运输起到了很大的作用。

由于切割大量的锚索, 产生很多的烟尘, 操作无齿锯的人员需要戴防护口罩。在切割时产生的烟尘同时也对周围的工作人员的身心健康产生影响。

针对这种情况, 研制了自动切割、装锚索系统。

1. 自动切割、装车锚索系统的组成及工作原理

自动切割、降尘、装锚索系统的结构是由三部分组成:

1.1 自动切割锚索及降尘装置

设计一台锚索的自动加工装置, 即采用一台3k W的电机通过减速器驱动转轮转动, 转轮的外沿加工成半圆槽, 其直径刚好与锚索直径相同, 即将锚索刚好卡在转轮的半圆槽内, 转轮的另一侧再设两个压轮 (带半圆槽的) 并且这两个压轮径向可以调节, 即可以将锚索压在转轮与两个压轮之间, 通过调节两个压轮来实现驱动锚索的目的。这样只要按动按钮给电机送电, 该电机即可通过减速器、转轮带动锚索托盘自动转动, 将锚索的一端引进定位台上, 兑好需要的长度进行切割, 这样就完成了一根锚索的加工。只需一人即可完成, 而且比人工拽锚索要快, 效率提高三倍以上。

1.2 降尘装置

使用无齿锯切割锚索的过程, 会产生大量的烟尘, 对操作人员及附近其他工作人员的身体健康危害极大, 烟尘及铁尘的危害。

针对这种情况, 我们采用密闭尘源, 洒水降尘, 通风除尘等措施, 对切割机进行改造, 制作封闭罩, 水循环降尘, 轴流风机除尘装置, 从而将有害的烟尘加以排除, 使作业人员的身心健康得到了有力保证。

锚索切割机是用无齿锯将锚索切断, 在切割过程中, 高速旋转的锯片与锚索之间发生摩擦, 产生大量火花和有毒有害烟尘及铁尘。

解决的方法:

1) 采用密闭尘源的措施;

2) 采用洒水降尘的措施;

3) 采用通风除尘的措施。

具体是采用4#角铁和3mm厚的铁板, 给切割机制作个护罩, 罩住切割机和洒水装置, 目的是将尘源有效封闭, 防止粉尘外溢。在切割机旁边设计一个水循环装置, 通过喷头喷出的水幕将切割机切割出来的火花进行消烟降尘。在封闭的罩上方安装一个轴流式引风机, 这种风机属于低噪音, 在切割机切割的过程中, 经过洒水降尘后剩余的烟尘悬浮于护罩内, 它通过直径为230mm的圆管和法兰直接将粉尘抽出后排到户外。

水循环装置充分考虑封闭护罩与切割机的空间及切割片的位置, 该设备有一个循环水水槽, 水槽上安设一台机床用微型水泵, 经塑料软管由循环水泵抽出, 经过喷头喷向粉尘和烟尘, 喷头用4分管钻孔, 喷出水幕, 经过水槽上的弧形板回流到水槽中, 达到水循环的目的。

下图为锚索切割机降尘装置:

1.3 锚索自动装车装置:

目前井下平均每天投入的锚索用量在300根左右, 用人力装车不仅耗费体力, 而且工作效率低, 利用锚索的弹性将其强行装进锚索车中, 安全系数低。针对这种情况, 我们研制了液压自动装锚索机构。它由液压泵站及操作阀、液压缸推进缸和升降调节缸、锚索卡紧机构三个部分组成。

工作时, 将20根切割完的锚索, 通过天车调运到锚索卡紧机构中, 夹紧后通过液压缸推进缸将锚索推到锚索车内, 操作3次即可装满1车。然后将锚索锁紧在锚索车内固定牢固, 锚索的端头侧用皮带兜住。

以往装一车锚索需要3个人将近3小时的时间, 现在这种装置装锚索的速度是以往人工装锚索速度的5倍以上, 同时实现远程控制, 2个人即可以完成操作过程, 大大节省了人力, 保证了安全。

下图为自动液压装锚索车的示意图:

该装置的特点为:

1) 能够远程控制, 提高安全系数。

2) 提高工作效率, 装满一车锚索仅需20分钟。

3) 操作简单, 方便可靠, 2人既可以操作完成整个装锚索的过程, 节省了人力。

2.1 具体应用效果

该装置在铁煤集团大兴煤矿机修厂投入使用。以往装一车锚索需要3个人将近3小时的时间, 现在这种装置装锚索的速度是以往人工装锚索的速度的5倍以上, 同时实现远程控制, 2个人即可以完成操作过程, 大大节省了人力, 保证了安全, 并且减少了切割锚索过程中的各种有害气体的摄入, 对人身健康有很大好处。

2.2 该装置在使用过程中需注意以下几点要求

操作前要检查好水槽内的水是否达到要求, 如果不足要及时补充。

检查水箱内积尘量的大小, 每个班要保证清理一次沉淀的铁尘, 以免堵塞水泵的吸水口。检查水软管及喷头有无破损或堵塞现象, 以确保管路畅通。

开启循环水泵及轴流式引风机查其有无异常情况, 发现问题及时处理。

在处理液压管接头时, 一定要泄压, 保证操作人员的人身安全

结束语:

1.切割锚索过程中, 产生的火花及烟尘经过水循环系统将处理掉大部分有害物质, 残余的烟尘经过轴流式引风机排到户外, 护罩以外的作业空间无任何烟尘, 同时还可以应用在其他切割机械当中。

2.锚索切割装置可以采用电子计数及自动选择长度。

3.锚索在装车时采用液压自动装车, 增加了安全系数, 降低了事故率, 为矿山的安全生产提供了有力的支持, 值得广大使用锚索的单位应用及推广。

摘要：介绍一种地面车间厂房自动切割、装车锚索的装置, 该装置可实现地面车间厂房切割、装车锚索自动化, 从而解决了原有的地面车间厂房切割、装车锚索带来的不安全、不健康, 劳动强度大等问题, 减轻了车间工人劳动强度, 保证作业人员人身安全, 提高切割、装车锚索速度, 有效地促进了煤矿安全生产。

自动切割机设计 篇7

关键词：铸坯,火焰切割机,PLC,变频器

1 引言

板坯火焰切割机是板坯连铸机后区的主要设备,用于把矫直的铸坯切割成所需的定尺长度,该设备是在引进产品的基础上设计研制的新一代的机电一体化产品,具有切割断面平整、割缝小、割速快等特点。

2 切割工艺过程及工作原理

2.1 工艺过程

定尺系统在线采集铸坯的长度,当采集到的铸坯长度达到预夹紧长度值时,切割大车的压紧架落到铸坯上进行预压,当采集的铸坯长度达到设定的定尺长度时,压紧架以全压压在铸坯表面,切割大车随铸坯同步运行。同时割枪小车电机起动,进行切割动作。当铸坯切割完毕后,割枪和切割大车回到原处等待进入下个循环。

2.2 工作原理

切割大车由A、B两套对称的割枪小车组成,每台小车各有一支割枪。当装置待机时,电磁阀DT1及DT2均失电,压紧架处于上位,切割大车传动装置的制动器失电制动。当铸坯运行至切割定尺前600mm(以某钢种为例,其它钢种相应变化)时,自控系统控制电磁阀DT1得电,压紧架预压。铸坯继续运行到设定的定尺长度时,自控系统控制DT2也得电,压紧架以全压压在铸坯表面,同时切割大车传动装置制动器得电松开,切割大车随铸坯同步运行,割枪小车进行切割动作,当铸坯切割完毕时,自控系统控制电磁阀DT1、DT2失电,压紧架上升至极限位置待机。压紧架动作原理见表1。

3 切割大车控制系统的组成

系统硬件配置如图1所示。PLC选用西门子S7-300编程控制单元[1]。传动电机的配置见表2。变频器的配置见表3。整个切割过程分为横向和纵向两个方向。纵向上切割大车在前进、后退方向上各有一个停止位(SP1、SP2),各有一个变速位(SP3、SP4),用于控制切割大车的停车和变速控制,见图2所示;横向上A、B割枪小车之间有一个相遇极限(极限安装在A小车上SP5),当此极限一来,B枪退到原始位,A枪继续工作;两车各有一个初始位检测开关(SP6、SP7),用于割枪车返回至原始位的检测,此信号一旦发出,小车停止动作,见图3[2]。

4 控制系统设计

板坯切割系统主要使用自动和手动两种模式进行控制。

4.1 自动模式控制

当所有电气准备条件满足后,把操作室操作台上的转换开关旋转到自动,系统便投入自动模式工作,切割动作控制程序如下。

切割开始:当红外定尺系统采集到的铸坯长度与设定值相符时,红外定尺系统对切割系统PLC发出开始切割指令,即I35.1=1,主压信号被触发,进入切割循环[3]。程序见图4。

切割结束:当两枪相遇后,2#枪(B枪)返回至原始位,1#枪(A枪)继续切割,当1#枪行程计数大于100时,发出切割停止信号,即M3.5为1。其程序控制见图5。其中,I28.0为选择1#枪单独工作,I28.1为选择2#枪单独工作,M2.0为两枪相遇信号,MW24为1#枪行程累计计数,MW20为两枪相遇时1#枪行程累计计数。

切割大车返回动作:当切割结束信号M3.5为1时,大车自动后退信号被触发,大车返回至原始位。其程序见图6。

割枪返回:切割结束后,1#枪返回至原始位。其程序见图7。

4.2 手动模式控制

手动模式主要用于自动模式发生故障和系统检修时使用,可分别在操作室的操作台和机旁操作箱上操作。其动作控制原理和自动模式基本一样,只是切割大车在手动模式下的前进是靠程序控制完成的,其控制程序如图8所示。

5 变频器的容量选择和参数设计

变频器容量的选择应从电机功率、电机在正常工频运行情况下的实际电流大小,以及电机的负载类型。同时考虑环境因素的影响,本系统选用变频器的容量分别是0.75kW和0.4kW。

在系统调试过程中变频器的参数设定非常重要,若参数设定不当,不仅不能满足生产的需要,还会导致起动、制动的失败,或工作时间跳闸,严重时会烧毁功率模块IGBT或整流电桥等器件。变频器功能参数很多,应根据实际需要,对参数进行设置,其它的只要采用出厂设置即可。

调试前进行单体试验和检查,检查接线是否正确,变频器接地必须良好。变频器首次送电时断开与主回路连接的电缆,根据说明书检查各点的电压是否正常,检查面板上的显示是否正确,正确后方可调试。

根据电机参数和工艺需要,本系统的主要参数设置见表4。

6 结束语

板坯火焰切割系统采用PLC及变频器控制技术,自投运以来,使用稳定可靠,定尺切割精度较高,故障率低,不但提高了板坯的切割效率,还提高了轧制坯料的质量和产量,同时也提高了生产线的自动化水平。

参考文献

[1]胡学林.可编程控制器应用技术[M].北京:高等教育出版社,2005.

[2]李程.西门子PLC在自动板坯火焰切割机中的应用[J].电气技术,2008(11):66-70.

自动切割机设计 篇8

关键词：连铸机,钢坯,自动切割技术,切割枪

对于多断面方坯 (矩形坯、圆坯) 连铸机钢坯的切割, 钢铁冶金企业炼钢厂通常运用开关来检测不同断面钢坯的预热点、割断点和切割枪极限等。由于检测开关的数量较多, 加之其在高温环境下的故障率较高, 导致自动切割不易实现, 一般采用人工切割的方式。在人工切割过程中, 操作工需频繁扳动操作台上的各种按钮和转换开关, 劳动强度大, 极易产生疲劳, 进而出现误操作, 影响钢坯定尺精度, 造成金属收得率低。此外, 在人工切割时, 预热氧始终处于开启状态, 能源浪费严重;一般情况下, 方坯连铸机由4~6 流铸机组成, 每流需要由1 名切割操作工。但随着产量的增加和拉速的提高, 采用人工切割的方式已无法满足生产需要。

1 改造前的状况

重钢七厂以往采用人工切割的方式, 存在的主要问题有以下3 点。

1.1 劳动强度大

由于拉速和钢坯定尺的不同, 每名切割工每班要切割146~218 支钢坯, 进行1 752~2 616 次操作, 工作强度大, 极易产生疲劳, 进而出现误操作;切割枪反回时, 如果忘记关闭切割氧, 则会划伤铸坯表面, 造成铸坯表面质量缺陷。

1.2 能源浪费严重

关断切割氧与预热氧的顺序、时机有关, 如果工人操作失误, 造成切割枪熄火, 则极易引发生产中断。因此, 在人工切割时, 预热氧和天燃气通常一直开启, 而切割等待时间只占切割周期的50%, 能源浪费严重。

1.3 劳动生产率低

重钢七厂1#连铸机为5 机5 流方坯连铸机, 改造前, 每流需要1 名切割操作工操作, 工作方式为“四班三运转”, 即设4个班, 每班7 个人 (含班长1 人、复尺兼事故切割工1 人、切割操作工5 人) , 共计28 人。在产量一定的前提下, 人数越多, 则劳动生产率越低。

2 技术难点和解决方案

检测点越多, 自动切割越难实现, 因此, 尽量减少检测点是项目研究的关键。经现场勘察、与切割工深入探讨、查阅相关图纸和资料, 制定了以下解决方案。

2.1 铸坯预热点检测

在切割铸坯前, 必须使切割枪火焰准确停留在铸坯边缘数秒, 以预热铸坯边缘, 否则, 会导致钢坯无法被割断, 造成钢渣喷溅。1#连铸机包括150 mm×150 mm和210 mm×150 mm两种断面, 由于铸坯冷却不均匀, 钢坯预热点常发生偏移, 导致其位置不固定。

为了解决上述问题, 设计加装了切割枪预热点调节连杆, 可在收到定尺信号后使抱夹立即通电, 2 s后枪离合通电。枪离合通电前, 切割枪处于自由状态, 抱夹通过连杆将切割枪带至铸坯边缘, 预热点可通过螺杆调节, 使预热位置准确无误, 具体如图1 所示。

2.2 铸坯割断检测

重钢七厂1#连铸机的铸坯在宽度上分为150 mm和210 mm两个规格。如果采用传统方式 (开关) 检测, 则开关数量较多、工作环境温度较高、维护量较大, 自动切割难以实现。经研究决定, 采用延时控制替代开关检测。因此, 在程序上选择和判断了断面, 并将切割枪的走行速度信号输入计算机, 每个断面各对应一个切割延时算式:

式 (1) 中:t为切割时间;w为铸坯断面宽度;σ 为保险量;v为切割枪速度。

为了方便操作工调整切割时间, 制作了切割延时显示画面, 并在铸机主控画面上增设了自动切割按钮, 可显示切割延时时间调整子画面, 操作工可根据切割延时画面上显示的图像实时调整每一流的切割时间。

2.3 提高原点检测的可靠性

1#连铸机有前、后两个原点, 分别切割长、短定尺。改造前, 原点检测采用接近开关水平方向的检测方式, 检测距离短。由于切割车轨道在高温环境中会发生形变, 导致切割车在运行过程中水平方向的窜动较明显, 进而在切割车退回原点时常撞坏接近开关, 最终造成原点检测信号不可靠、开关需要频繁更换。

经选型对比, 决定采用行程开关, 改水平方向检测为垂直方向检测, 以避开切割车水平方向的窜动;热辐射强度与开关与热辐射源的距离的平方成反比, 因此, 升高了开关安装位置, 使其远离了高温钢坯, 改善了安装环境, 且检测开关的价格仅为以往的1/4, 而使用寿命却在以往的10 倍以上;对碰尺进行了改造, 设计、加工、安装了弹性碰尺, 并将原点碰尺改为了可转动的碰尺, 实现了长、短定尺的快速转换和可靠检测。

2.4 自动定尺系统的干扰问题

1#连铸机定尺检测采用摄像定尺的方式, 在短定尺切割时, 自动定尺系统会受到切割火花的干扰, 进而导致启动自动切割程序误启动。为了解决上述难题, 将原点检测信号作为了抱夹动作的连锁条件, 从而解决了来自自动定尺系统的干扰问题。

3 改造后的效果

采用本设计可解决高温环境下多断面方坯 (矩形坯、圆坯) 连铸机钢坯预热点和割断点检测中的技术难题, 并利用计算机 (或PLC) 控制系统实现了多断面方坯 (矩形坯、圆坯) 连铸机钢坯的自动切割。与现有技术相比, 本设计具有以下优点。

3.1 高可靠性, 低维护量

多断面方坯 (矩形坯、圆坯) 连铸机钢坯自动切割技术提高了连铸机的自动化水平, 大幅减轻了工人劳动强度, 减少了操作工的数量 (只需少量人员监护, 不需要操作) , 实现了减员增效 (每班由7 人减为2 人) ;本系统具有极少的检测点和极高的可靠性, 基本上可做到免维护。改造前、后每流检测点的对比如表1 所示。

3.2 可实现对能源介质的自动控制

采用本设计后, 切割完毕后可及时关闭切割氧、预热氧和切割天燃气电磁阀, 仅保留长明火, 节能效果较好;由于采用了程序控制, 杜绝了生产过程中的切割枪熄火现象。2002 年重钢1#和2#连铸机切割氧耗统计如表2 所示, 2002 年重钢1#和2#连铸机切割氧耗走势如图2 所示。

4 结束语

采用多断面方坯 (矩形坯、圆坯) 连铸机钢坯自动切割技术后, 在高温区每流仅使用1 个原点检测, 因此, 系统具有较高的可靠性, 解决了铸坯自动切割中铸坯预热点检测、铸坯割断检测、原点检测、断面转换等方面的问题, 以及自动定尺系统的干扰等技术难题。此外, 利用计算机可实现多断面方坯 (矩形坯、圆坯) 切割的全过程自动控制。