【文章內(nèi)容簡介】 83。 23 4 摘要 推鋼機(jī) 是冶金軋鋼生產(chǎn)線上將鋼坯推進(jìn)加熱爐內(nèi)進(jìn)行加熱的專用設(shè)備，它充分使用了液壓油缸和液壓系統(tǒng)的出力大，體積小操作方便的優(yōu)點。充分使用了液壓油缸和液壓系統(tǒng)的出力大，體積小操作方便的優(yōu)點。使推料工序得到減化，同時也降低了設(shè)備成本。 推鋼機(jī)以先進(jìn)的自動化控制設(shè)備和計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，冷軋不銹鋼帶、硅鋼帶、精密合金鋼帶、稀有合金帶、高精度極薄冷軋?zhí)妓劁搸У雀鞣N高精度高品質(zhì)產(chǎn)品的出產(chǎn)，大大地促進(jìn)了軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競爭能力，有力地提升了我國軋鋼生產(chǎn)企業(yè) 的形象。 推鋼機(jī)解決了在高溫、高粉塵下工作油缸的密封、主機(jī)導(dǎo)向部位的密封及磨損問題，從根本上解決了液壓系統(tǒng)維護(hù)難、壽命短的問題。完全替代了以前的人工作業(yè)，實現(xiàn)了多個推爪同步機(jī)械自動化操作，提高了生產(chǎn)的小時作業(yè)率 . 推鋼機(jī)是軋鋼車間上料區(qū)主要設(shè)備之一，其作用是將加熱爐前輥道上的鋼坯或爐前上料臺架上的鋼坯推入加熱爐進(jìn)行二次加熱過程。本設(shè)計選用了機(jī)械式推鋼機(jī)，在推鋼機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計上主要采用了齒輪齒條的結(jié)構(gòu)形式。該機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單，整體尺寸適中，傳動效率高，維修方便，造價較低的優(yōu)點。在本設(shè)計中主要對推鋼機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計 和 PLC控制設(shè)計 ，并著重對 PLC 控制系統(tǒng) 做了詳細(xì)的分析設(shè)計。 關(guān)鍵詞： PLC； PLC 通信 ； 總線；電機(jī)的星角啟動 5 前言 我國鋼鐵工業(yè)近年來發(fā)展很快 ， 鋼產(chǎn)量己連續(xù)多年突破億噸大關(guān) ， 鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量也得到了很大的提高 ， 特別是在軋鋼生產(chǎn)方面 。 各種高精度軋鋼機(jī)械設(shè)備的引進(jìn)和投產(chǎn) ， 先進(jìn)的自動化控制設(shè)備和計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用 ， 冷軋不銹鋼帶、硅鋼帶、精密合金鋼帶 、 稀有合金帶 、 高精度極薄冷軋?zhí)妓劁搸У雀鞣N高精度高品質(zhì)產(chǎn)品的出產(chǎn) ， 大大地促進(jìn)了軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和競爭能力 ， 有力地提升了我國軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的形象 。 但是由于科學(xué)技術(shù)的 飛速發(fā)展 ， 新的設(shè)備和新的技術(shù)以驚人的速度不停地改進(jìn)和更新 ， 產(chǎn)品的技術(shù)含量越來越高 ， 對產(chǎn)品生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備和操作技術(shù)的要求也越來越高 。因而及時掌握新型軋鋼機(jī)械設(shè)備的性能 ， 熟練掌握新的操作技術(shù) ， 全面應(yīng)用先進(jìn)的自動化控制技術(shù)和計算機(jī)軋制技術(shù) ， 是當(dāng)前軋鋼生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量 、 降低軋鋼生產(chǎn)成本 、 增強(qiáng)軋鋼生產(chǎn)企業(yè)的市場競爭能力的關(guān)鍵所在 。 本設(shè)計包括了 PLC 控制系統(tǒng)及推鋼機(jī)的設(shè)計，并重點針對 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計 。具體包括 ：自動化控制簡介，推鋼機(jī)的分類、結(jié)構(gòu)和 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計 ，電動機(jī)的選用和啟動控制方式。電動機(jī)的選 定標(biāo)準(zhǔn)是滿足推鋼機(jī)總的功率要求，轉(zhuǎn)速適中，并且應(yīng)具有頻繁快速啟動和反轉(zhuǎn)能力以帶動推鋼機(jī)推桿做往復(fù)運(yùn)動?？刂瓶偩€選擇了PROFIBUS，其應(yīng)用了 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的物理層，從而可以在爆炸危險的區(qū)域內(nèi)連接本質(zhì)安全型通過總線饋電的現(xiàn)場儀表。編程工具我們選擇了西門子的 S7— 200，它結(jié)構(gòu)緊湊、擴(kuò)展性能良好、指令功能強(qiáng)大、價格低廉成為當(dāng)代各種小型控制工程的理想控制器。電機(jī)的啟動方式選擇了星 — 角降壓啟動，因為這種方式能降低啟動時的電壓，限制啟動電流，所以特別適用容量較大的電動機(jī)。電機(jī)控制電路選擇的是時間繼電器自動控制星 — 角降壓 啟動控制路線，時間繼電器 KT 做控制電動機(jī) Y 形降壓啟動時間和完成星 — 角自動切換。 第一章 推鋼機(jī)的簡介 推鋼機(jī)的種類 推鋼機(jī) 主要用于爐前坯料，通過推鋼機(jī)輸出動力，逐步向爐內(nèi)推移，進(jìn)行加熱處理。 推鋼機(jī)的種類很多，常見的有齒輪齒條式、絲杠螺母式、曲柄連桿式、液壓式等， 6 還有的推鋼機(jī)把齒輪齒條傳動和液壓傳動相結(jié)合，形成了液壓齒條式。它們各自有自身的特點，在不同的加熱爐上發(fā)揮著各自的作用。 齒輪齒條式推鋼機(jī)通過齒輪齒條的嚙合傳動把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的直線運(yùn)動，帶動推桿進(jìn)行推鋼工作。其工作可靠，傳動效率高 ，推力和行程大，但設(shè)備自身重量大。目前齒輪齒條式推鋼機(jī)應(yīng)用比較廣泛。 絲杠螺母式和曲柄連桿式工作效率低，行程和推力較小，一般用于小型加熱爐，新上加熱爐一般很少采用。 液壓式推鋼機(jī)由液壓缸直接推動推桿工作，結(jié)構(gòu)簡單，推力大， 自重輕，速度、行程易控制，但行程不宜太大，且液壓系統(tǒng)制作、維護(hù)較困難。 根據(jù)鋼車間使用的經(jīng)驗，推力在 ，一般采用齒條式推鋼機(jī)較適宜。因為齒條式推鋼機(jī)傳動效率高，使用可靠，這是螺旋式推鋼機(jī)無法比擬的。 結(jié)構(gòu)特點及工作原理 推鋼機(jī) 的結(jié)構(gòu)特點： 機(jī)械型推鋼機(jī)由電機(jī)、減 速機(jī)及機(jī)械傳動部分、殼體等組成，其主要特點是推行平穩(wěn)，推力大，可推進(jìn)雙排坯料。液壓型 推鋼機(jī) 由液壓油缸、液壓泵站、平衡推桿及底座等組成。 液壓推鋼機(jī)的特點是：結(jié)構(gòu)簡單、推力大、造價低，也可推進(jìn)雙排坯料。機(jī)械式（齒輪齒條）推鋼機(jī)制作成本及復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液壓 推鋼機(jī) ，并且體積龐大笨重，噪音大，隨機(jī)控制性能差；機(jī)械推鋼機(jī)維護(hù)要比液壓推鋼機(jī)麻煩，一但出現(xiàn)故障必須停機(jī)待修；維護(hù)工作量及維護(hù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液壓推鋼機(jī)。液壓推鋼機(jī)在推力上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于機(jī)械式推鋼機(jī)：同樣功率的情況下兩者的推鋼能力要差好多倍，如果同樣推動 250噸鋼坯， 液壓推鋼機(jī)只需要 55 千瓦的驅(qū)動功率即可滿足要求，但機(jī)械 推鋼機(jī) 要達(dá)到200 千瓦以上的驅(qū)動功率才能正常工作。 7 設(shè)計中應(yīng)注意的幾點事項 推力、推速、行程是推鋼機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，尤其是最大推力。推力計算的正確與否關(guān)系著推鋼機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和使用壽命。 推力計算公式為： 1。F GgfK? （ 11） 式中： G為鋼坯質(zhì)量，單位 是 kg； g為重力加速度，一般來說 /g m s? ； 1K 為考慮到加熱爐軌道不平，受熱變形等因素的影響系數(shù)， 1K =～ 。 f為滑動摩擦系數(shù)， f=～ 1；摩擦系數(shù)的大小對推力產(chǎn)生直接的影響，而摩擦系數(shù)的大小主要取決于鋼坯溫度，鋼坯溫度對摩擦系數(shù)的影響為： 常溫時， f=； 300176。 C時， f=； 400176。 C一 500176。 C時， f=— ； 600176。C一 800176。 C時， f=— ；大于 800176。 C時， f=。可見，鋼坯溫度越高，摩擦系數(shù)愈大。一般來說，加熱爐分為預(yù)熱段、加熱段和均熱段，各段溫度不盡相同，應(yīng)根據(jù)每段溫度、鋼坯質(zhì)量計算出各段所需推力，最后相加。 對于有些加熱爐來說，爐底是傾斜的，這時還應(yīng)考慮到鋼坯重力的分力對推力的影響。 推鋼機(jī)屬于低速重載，繁忙使用，齒輪齒條屬于重點零件。要通過計算，選擇合理的模數(shù)和材質(zhì)，進(jìn)行合理的熱處理，結(jié)構(gòu)設(shè)計要優(yōu)化，避免出現(xiàn)膠合、點蝕，甚至斷齒等現(xiàn)象。 推桿工 作中會受到齒條推力、鋼板阻力、壓輪壓力等復(fù)雜力系的作用，強(qiáng)度、剛度要高，結(jié)構(gòu)要可靠，一般采用箱型梁鋼板焊接結(jié)構(gòu)。 推鋼速度 一般來說，影響推鋼機(jī)生產(chǎn)率的主要因素是推桿返回時的空載時間。為了提高生產(chǎn)率，推鋼機(jī)的返回速度可以取得比推速大，一般返回速度比推速大 50%至數(shù)倍。實際使用表明，返回速度比推速大一倍左右比較合適。有的推鋼機(jī)設(shè)有慢速推鋼電動機(jī)和快速返回電動機(jī)，用以調(diào)節(jié)速度。采用液壓推鋼機(jī)，可以方便地調(diào)節(jié)推鋼速度。 8 推鋼機(jī)行程 推鋼機(jī)行程一般為 ,這取決與所推爐料的尺寸及 爐臺寬度。用吊車上料時，行程應(yīng)大于每次填料總寬度，并大于輥道的寬度；用輥道上料時，除了考慮大于輥道寬度外，還應(yīng)根據(jù)檢修要求（要求推頭能退到輥道外側(cè)）所需長度來定 推剛機(jī)未來發(fā)展趨勢 熱軋 、冷軋板帶軋機(jī)生產(chǎn)線上，設(shè)計中用戶選用推鋼機(jī)主要有兩種形式： 液壓推鋼機(jī)：設(shè)備簡單，重量輕，使用穩(wěn)定，噪音小，設(shè)備定型后可以通過改變液壓系統(tǒng)壓力改變推力 機(jī)械推鋼機(jī)：主要是利用齒輪齒條產(chǎn)生推力，設(shè)備重量大，噪音大，當(dāng)推力很大時設(shè)備重量相應(yīng)增加很大，而且能耗大，但是維護(hù)很簡單。大推力的 推鋼機(jī)造價較高。 機(jī)械、液壓推鋼機(jī)，相比較而言，無論是使用效果還是經(jīng)濟(jì)方面液壓推鋼機(jī)都優(yōu)于機(jī)械推鋼機(jī)： 1,機(jī)械式（齒輪齒條）推鋼機(jī)制作成本及復(fù)雜程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液壓推機(jī)，并且體積龐大笨重，噪音大，隨機(jī)控制性能差； 2,機(jī)械推鋼機(jī)維護(hù)要比液壓推鋼機(jī)麻煩，一但出現(xiàn)故障必須停機(jī)待修； 3,維護(hù)工作量及維護(hù)成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于液壓推鋼機(jī)。 4，液壓推鋼機(jī)在推力上遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于機(jī)械式推鋼機(jī)：同樣功率的情況下兩者的推鋼能力要差好多倍，例如：推動 250 噸鋼坯，液壓推鋼機(jī)只需要 55 千瓦 的驅(qū)動功率即可滿足要求，但機(jī)械推鋼機(jī)要達(dá)到 200 千瓦以上的驅(qū)動功率才能正常工作。從生產(chǎn)成本上遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于機(jī)械推鋼機(jī)，液壓推鋼機(jī)如果設(shè)計成雙驅(qū)動系統(tǒng)時可以在不停機(jī)的情況下對需要維修的系統(tǒng)在線維修，機(jī)械推鋼機(jī)這方面就無能為力了！液壓推鋼機(jī)是未來的發(fā)展趨勢，體積小、造價低、維護(hù)保養(yǎng)方便、推力大等很多有點 綜上可以得出：推鋼機(jī)的未來發(fā)展趨勢是向著體積更小、造價更低、維修更方便的液壓方向發(fā)展： 9 第二章 電機(jī)電氣控制、啟動方式和線路保護(hù) 電氣控制圖 異步 電動機(jī) 因其結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、可靠性高等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用 .但在起動過程中起動電流較大 ,所以容量大的電動機(jī)必須采取一定的方式起動 ,星 — 三角形換接起動就是一種簡單方便的降壓起動方式 采用星三角起動方式時，電流特性很好，而轉(zhuǎn)矩特性較差，所以客觀存在只適用于無載或者輕載起動的場合。換句話說，由于起動轉(zhuǎn)矩小，星三角起動的優(yōu)點還是很顯著的，因為基于這個起動原理的星三角起動器，同任何別的減壓起動器相比較，其結(jié)構(gòu)最簡單，價格也最便宜。除此之外，星三角起動方式還有一個優(yōu)點，即當(dāng)負(fù)載較輕時，可以讓電動機(jī)在星形接法下運(yùn)行。此時，額定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載可以匹配，這樣能使電動機(jī)的效率有所提高，并 因之節(jié)約了電力消耗。這一線路的設(shè)計思想仍是按時間原則控制起動過程。所不同的是，凡是正常運(yùn)行時定子繞組接成三角形的鼠籠式異步電動機(jī)，均可采用這種線路。 10 （推鋼機(jī)控制原理圖 2） 推鋼機(jī)控制原理圖 ( 2)原理： 在 啟 動時將電動機(jī)定子繞組接成星形，每相繞組承受的電壓為電源的相電壓（ 220V），減小了起動電流對電網(wǎng)的影響。而在其起動后期則按預(yù)先整定的時間換接成三角形接法，每相繞組承受的電壓為電源的線電壓（ 380V），電動機(jī)進(jìn)入正常運(yùn)行。 11 推鋼機(jī)控制原理圖（ 3） 推鋼機(jī)控制原理圖 (3)原理：電動機(jī)轉(zhuǎn)動，給液壓 油加壓，使其有壓力油輸出，加熱器是給液壓油加熱的，轉(zhuǎn)換器把交流 220 伏轉(zhuǎn)換成直流 24 伏，為 PLC提供電源。