【文章內(nèi)容簡(jiǎn)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(diǎn)。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(diǎn)。使推料工序得到減化，同時(shí)也降低了設(shè)備成本。 推鋼機(jī)以先進(jìn)的自動(dòng)化控制設(shè)備和計(jì)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(jìng)爭(zhēng)能力，有力地提升了我國(guó)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(wèn)題，從根本上解決了液壓系統(tǒng)維護(hù)難、壽命短的問(wèn)題。完全替代了以前的人工作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)推爪同步機(jī)械自動(dòng)化操作，提高了生產(chǎn)的小時(shí)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(tái)架上的鋼坯推入加熱爐進(jìn)行二次加熱過(guò)程。本設(shè)計(jì)選用了機(jī)械式推鋼機(jī)，在推鋼機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jiǎn)單，整體尺寸適中，傳動(dòng)效率高，維修方便，造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。在本設(shè)計(jì)中主要對(duì)推鋼機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 和 PLC控制設(shè)計(jì) ，并著重對(duì) PLC 控制系統(tǒng) 做了詳細(xì)的分析設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞： PLC； PLC 通信 ； 總線；電機(jī)的星角啟動(dòng) 5 前言 我國(guó)鋼鐵工業(yè)近年來(lái)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(dòng)化控制設(shè)備和計(jì)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(jìng)爭(zhēng)能力 ， 有力地提升了我國(guó)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(lái)越高 ， 對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備和操作技術(shù)的要求也越來(lái)越高 。因而及時(shí)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(dòng)化控制技術(shù)和計(jì)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵所在 。 本設(shè)計(jì)包括了 PLC 控制系統(tǒng)及推鋼機(jī)的設(shè)計(jì)，并重點(diǎn)針對(duì) PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。具體包括 ：自動(dòng)化控制簡(jiǎn)介，推鋼機(jī)的分類、結(jié)構(gòu)和 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ，電動(dòng)機(jī)的選用和啟動(dòng)控制方式。電動(dòng)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(dòng)和反轉(zhuǎn)能力以帶動(dòng)推鋼機(jī)推桿做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。控制總線選擇了PROFIBUS，其應(yīng)用了 IEC 標(biāo)準(zhǔn)的物理層，從而可以在爆炸危險(xiǎn)的區(qū)域內(nèi)連接本質(zhì)安全型通過(guò)總線饋電的現(xiàn)場(chǎng)儀表。編程工具我們選擇了西門(mén)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(jià)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(dòng)方式選擇了星 — 角降壓?jiǎn)?dòng)，因?yàn)檫@種方式能降低啟動(dòng)時(shí)的電壓，限制啟動(dòng)電流，所以特別適用容量較大的電動(dòng)機(jī)。電機(jī)控制電路選擇的是時(shí)間繼電器自動(dòng)控制星 — 角降壓 啟動(dòng)控制路線，時(shí)間繼電器 KT 做控制電動(dòng)機(jī) Y 形降壓?jiǎn)?dòng)時(shí)間和完成星 — 角自動(dòng)切換。 第一章 推鋼機(jī)的簡(jiǎn)介 推鋼機(jī)的種類 推鋼機(jī) 主要用于爐前坯料，通過(guò)推鋼機(jī)輸出動(dòng)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(jiàn)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(dòng)和液壓傳動(dòng)相結(jié)合，形成了液壓齒條式。它們各自有自身的特點(diǎn)，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(guò)齒輪齒條的嚙合傳動(dòng)把電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)辇X條的直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)推桿進(jìn)行推鋼工作。其工作可靠，傳動(dòng)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(dòng)推桿工作，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(yàn)，推力在 ，一般采用齒條式推鋼機(jī)較適宜。因?yàn)辇X條式推鋼機(jī)傳動(dòng)效率高，使用可靠，這是螺旋式推鋼機(jī)無(wú)法比擬的。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理 推鋼機(jī) 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 機(jī)械型推鋼機(jī)由電機(jī)、減 速機(jī)及機(jī)械傳動(dòng)部分、殼體等組成，其主要特點(diǎn)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(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、推力大、造價(jià)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(dòng) 250噸鋼坯， 液壓推鋼機(jī)只需要 55 千瓦的驅(qū)動(dòng)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(dòng)功率才能正常工作。 7 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾點(diǎn)事項(xiàng) 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(jì)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(jì)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(lái)說(shuō) /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(dòng)摩擦系數(shù)， f=～ 1；摩擦系數(shù)的大小對(duì)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(duì)摩擦系數(shù)的影響為： 常溫時(shí)， f=； 300176。 C時(shí)， f=； 400176。 C一 500176。 C時(shí)， f=— ； 600176。C一 800176。 C時(shí)， f=— ；大于 800176。 C時(shí)， f=?？梢?jiàn)，鋼坯溫度越高，摩擦系數(shù)愈大。一般來(lái)說(shuō)，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(jì)算出各段所需推力，最后相加。 對(duì)于有些加熱爐來(lái)說(shuō)，爐底是傾斜的，這時(shí)還應(yīng)考慮到鋼坯重力的分力對(duì)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(diǎn)零件。要通過(guò)計(jì)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(jì)要優(yōu)化，避免出現(xiàn)膠合、點(diǎn)蝕，甚至斷齒等現(xiàn)象。 推桿工 作中會(huì)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(lái)說(shuō)，影響推鋼機(jī)生產(chǎn)率的主要因素是推桿返回時(shí)的空載時(shí)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(shí)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(dòng)機(jī)和快速返回電動(dòng)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(tái)寬度。用吊車上料時(shí)，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(shí)，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(zhǎng)度來(lái)定 推剛機(jī)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì) 熱軋 、冷軋板帶軋機(jī)生產(chǎn)線上，設(shè)計(jì)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(jiǎn)單，重量輕，使用穩(wěn)定，噪音小，設(shè)備定型后可以通過(guò)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(shí)設(shè)備重量相應(yīng)增加很大，而且能耗大，但是維護(hù)很簡(jiǎn)單。大推力的 推鋼機(jī)造價(jià)較高。 機(jī)械、液壓推鋼機(jī)，相比較而言，無(wú)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(dòng) 250 噸鋼坯，液壓推鋼機(jī)只需要 55 千瓦 的驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(jì)成雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)可以在不停機(jī)的情況下對(duì)需要維修的系統(tǒng)在線維修，機(jī)械推鋼機(jī)這方面就無(wú)能為力了！液壓推鋼機(jī)是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，體積小、造價(jià)低、維護(hù)保養(yǎng)方便、推力大等很多有點(diǎn) 綜上可以得出：推鋼機(jī)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是向著體積更小、造價(jià)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(dòng)方式和線路保護(hù) 電氣控制圖 異步 電動(dòng)機(jī) 因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用 .但在起動(dòng)過(guò)程中起動(dòng)電流較大 ,所以容量大的電動(dòng)機(jī)必須采取一定的方式起動(dòng) ,星 — 三角形換接起動(dòng)就是一種簡(jiǎn)單方便的降壓起動(dòng)方式 采用星三角起動(dòng)方式時(shí)，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(wú)載或者輕載起動(dòng)的場(chǎng)合。換句話說(shuō)，由于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，星三角起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)還是很顯著的，因?yàn)榛谶@個(gè)起動(dòng)原理的星三角起動(dòng)器，同任何別的減壓起動(dòng)器相比較，其結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，價(jià)格也最便宜。除此之外，星三角起動(dòng)方式還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，即當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，可以讓電動(dòng)機(jī)在星形接法下運(yùn)行。此時(shí)，額定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載可以匹配，這樣能使電動(dòng)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(jì)思想仍是按時(shí)間原則控制起動(dòng)過(guò)程。所不同的是，凡是正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的鼠籠式異步電動(dòng)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(dòng)時(shí)將電動(dòng)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(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的影響。而在其起動(dòng)后期則按預(yù)先整定的時(shí)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(dòng)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，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。