1、引言
在我國(guó)鋼材市場(chǎng)上，中（厚）板材利潤(rùn)空間相對(duì)較大，因此各大鋼鐵廠的中（厚）板生產(chǎn)線(xiàn)都有“印鈔機(jī)”的美譽(yù)。但隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈及用戶(hù)對(duì)于中（厚）板材的質(zhì)量要求逐漸增高，國(guó)內(nèi)各大鋼鐵廠對(duì)于中（厚）板生產(chǎn)線(xiàn)的改造投入也隨之增加。目前，絕大多數(shù)廠家所使用的板坯出爐方式為：板坯在三段連續(xù)推鋼式加熱爐加熱好以后，由位于爐后的推鋼機(jī)將熱板坯從爐前推出，熱板坯靠其自重沿著加熱爐出口與傳送輥道之間的斜面滑至輥道之上從而完成出鋼過(guò)程。這樣的出鋼過(guò)程不僅劃傷了板坯的下表面，影響了板坯的表面質(zhì)量，而且給傳送輥道和緩沖器造成了很大的沖擊和噪聲，嚴(yán)重影響了設(shè)備使用壽命。多年來(lái)如何平穩(wěn)出鋼已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)中（厚）板生產(chǎn)線(xiàn)上的一個(gè)難題。
2、高位出鋼機(jī)介紹
針對(duì)目前出鋼機(jī)存在的問(wèn)題，時(shí)光科技與業(yè)內(nèi)某系統(tǒng)集成商共同研制了高位出鋼機(jī)。高位出鋼機(jī)主要應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)的中（厚）板加工領(lǐng)域，解決了中（厚）板材在生產(chǎn)過(guò)程中的下表面滑傷問(wèn)題，提高了中（厚）板材zui終產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量。由于本套出鋼機(jī)在國(guó)內(nèi)尚屬應(yīng)用，因此在國(guó)內(nèi)尚無(wú)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，并且整套設(shè)備的附加值高，利潤(rùn)大。整套設(shè)備技術(shù)先進(jìn)：閉環(huán)液壓提升裝置、伺服控制實(shí)現(xiàn)各工位準(zhǔn)確定位功能均屬于國(guó)內(nèi)技術(shù)。整套設(shè)備應(yīng)用面十分廣泛，對(duì)于國(guó)內(nèi)所有中（厚）板生產(chǎn)線(xiàn)均可適用。
（1）機(jī)械結(jié)構(gòu)
高位出鋼機(jī)由主梁、大車(chē)、小車(chē)、門(mén)形架和用于取坯的l形鉤等構(gòu)成（見(jiàn)圖1）。l形鉤具有三個(gè)自由度：用于完成選擇通道的橫向運(yùn)動(dòng)由大車(chē)執(zhí)行，驅(qū)動(dòng)形式采用電機(jī)－減速機(jī)－傳動(dòng)軸－齒輪－齒條結(jié)構(gòu)形式；用于完成取坯的縱向運(yùn)動(dòng)由小車(chē)完成，驅(qū)動(dòng)形式與大車(chē)相同；垂直運(yùn)動(dòng)由位于小車(chē)前立柱u形槽內(nèi)的門(mén)形架完成，采用液壓缸驅(qū)動(dòng)形式。
圖1高位出鋼機(jī)
（2）工作過(guò)程
爐后推鋼機(jī)將板坯推至爐門(mén)的出鋼位置，該位置由激光測(cè)量完成，然后打開(kāi)爐門(mén)，小車(chē)驅(qū)動(dòng)出鋼機(jī)前進(jìn)至l形鉤位于爐內(nèi)板坯正下方位置后停止運(yùn)行，l形鉤上升托起板坯離開(kāi)爐內(nèi)滑軌，小車(chē)驅(qū)動(dòng)出鋼機(jī)后退至爐前傳送輥道上方，爐門(mén)關(guān)閉，l形鉤穩(wěn)速下降，將板坯平穩(wěn)的放置于傳送輥道上，輥道轉(zhuǎn)動(dòng)將板坯運(yùn)走，l形鉤再次上升至原位，至此出鋼機(jī)完成一個(gè)出鋼循環(huán)動(dòng)作。大車(chē)則根據(jù)需要進(jìn)行橫移，使l形鉤對(duì)準(zhǔn)加熱爐左道、中道或右道出鋼位置。以便于下次出鋼循環(huán)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)和完成。
（3）電氣控制系統(tǒng)
高位出鋼機(jī)電氣控制系統(tǒng)由西門(mén)子可編程控制器，時(shí)光ims伺服控制器等構(gòu)成。系統(tǒng)構(gòu)成方案如圖2所示。
圖2系統(tǒng)構(gòu)成方案
a、可實(shí)現(xiàn)電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行于0.01hz～250hz工作范圍
b、電機(jī)運(yùn)行速率低于60hz時(shí)可實(shí)現(xiàn)3倍電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩輸出，包括電機(jī)0hz鎖定時(shí)的3倍電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩輸出（有效解決了變頻啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償以及電機(jī)在啟動(dòng)和停止時(shí)的抱閘投入）。
c、利用時(shí)光ims伺服控制器的內(nèi)置plc功能（16入/13出），使用i/o方式告知上位plc受控電機(jī)是否已完成準(zhǔn)確定位動(dòng)作，上位plc通過(guò)相應(yīng)接近開(kāi)關(guān)信號(hào)檢驗(yàn)實(shí)際機(jī)械定位結(jié)果是否符合要求。由ims伺服控制器實(shí)現(xiàn)受控電機(jī)的準(zhǔn)確定位并且一次定位即滿(mǎn)足系統(tǒng)要求，有效低避免了重復(fù)定位，反復(fù)動(dòng)作等環(huán)節(jié)。不僅提高了系統(tǒng)的工作效率、增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾性能，而且極大地簡(jiǎn)化了上位機(jī)的運(yùn)算工作。
d、使用qmcl語(yǔ)言編譯的程序，不僅可由電氣實(shí)現(xiàn)各類(lèi)間隙補(bǔ)償，而且可由用戶(hù)參數(shù)任意設(shè)定間隙量的大小。有效避免設(shè)備長(zhǎng)期投入使用后由于機(jī)械間隙發(fā)生變化造成的定位誤差。
e、系統(tǒng)參數(shù)任意設(shè)定電機(jī)運(yùn)行時(shí)的s曲線(xiàn)和轉(zhuǎn)矩限幅值。
f、具有2路可編程d/a輸出，可實(shí)現(xiàn)任意監(jiān)控項(xiàng)的模擬量輸出。
g、使用時(shí)光ims伺服控制器控制大車(chē)、小車(chē)電動(dòng)機(jī)后，上位機(jī)西門(mén)子plc僅通過(guò)電氣接點(diǎn)輸入/輸出即可*實(shí)現(xiàn)對(duì)大車(chē)與小車(chē)的定位控制與檢測(cè)工作（即系統(tǒng)采用半閉環(huán)控制方式），減少了相關(guān)接線(xiàn)，有效地避免了為整個(gè)系統(tǒng)引入更多的易受干擾環(huán)節(jié)，增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性和可靠性。
h、由于小車(chē)前端環(huán)境溫度較高，不便于安裝接近開(kāi)關(guān)等電器元件，但是系統(tǒng)要求在小車(chē)前進(jìn)到某位置后開(kāi)啟水冷設(shè)備，并且在到達(dá)目標(biāo)位置后給出目標(biāo)位置到達(dá)信號(hào)。因此需要控制器在小車(chē)動(dòng)作過(guò)程中對(duì)于其所處的位置有所了解并且能夠給出相應(yīng)輸入/輸出信號(hào)。ims伺服控制器自身附帶有集成的plc功能（16點(diǎn)輸入/13點(diǎn)輸出），配合編碼器反饋脈沖數(shù)據(jù)，通過(guò)執(zhí)行qmcl語(yǔ)言軟件編譯的程序即可實(shí)現(xiàn)以上功能。
i、ims伺服控制器*的0hz鎖定功能可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的“電氣抱閘”動(dòng)作。既有效保證了定位控制結(jié)束后的zui終定位精度，又可以省去機(jī)械抱閘對(duì)于電機(jī)抱閘片的磨損以及在機(jī)械抱閘過(guò)程中產(chǎn)生的位置偏移。為保證系統(tǒng)在失電的情況下不會(huì)帶來(lái)安全隱患，因此系統(tǒng)并沒(méi)有拆除相關(guān)電機(jī)的機(jī)械抱閘，只是電機(jī)機(jī)械抱閘的功能局限為掉電保護(hù)。
j、由于采用了靈活的qmcl軟件編程，因此在調(diào)試過(guò)程中每當(dāng)zui終客戶(hù)要求發(fā)生變化或增減要求時(shí)，ims伺服控制器可隨時(shí)根據(jù)客戶(hù)的要求作出相應(yīng)變化以滿(mǎn)足其需要。
3、運(yùn)行效果
（1）大車(chē)運(yùn)行情況
橫移速率：1.574～314.8mm/s
中道至左道實(shí)際工作行程：2300mm
中道至右道實(shí)際工作行程：2300mm
定位精度：0.002373mm
（2）小車(chē)運(yùn)行情況
進(jìn)退速率：1.574～314.8mm/s
實(shí)際工作行程：2998.74mm
定位精度：0.002373mm