基于PLC的薄钢板切割精度效验装置研制

　　在钢铁厂的薄钢板生产中，不论是轧制过程还是最终成品阶段，对薄钢板的尺寸精度和外形轮廓都有较高的要求. 为了达到最佳的轧制效果和收得率，检测薄钢板的垂直度和切割精度就变得尤为重要. 薄钢板通过横切机剪切完成后，相邻的边通常不会完全垂直，但是人眼无法识别这其中微小的差异，而要验证切割后的薄钢板是否合格，就需要一种精密的测量设备对切割精度进行效验.

　　为此，本文设计和开发了一套用于薄钢板切割精度效验的测量装置. 出于对整个系统可靠性的考虑，选用了西门子公司的S7-300 PLC(315-2DP)，该控制器具有体积小、速度快、网络通信能力强，以及可靠性高等优点.

　　1 切割精度的定义及数学描述

　　钢铁行业中所规定的板长偏差和对角线偏差从本质上说就是对横切机切割的加工精度，即切割精度提出的要求. 切割精度中的板长偏差是指切割完成后薄钢板的实际测量长度L′与薄钢板的设定长度L 之间的差值. 它反映了薄钢板的实际板长偏离设定要求的程度. 若以ΔL 来表示板长偏差，即

　　切割精度中的对角线偏差是指薄钢板对角线的实际测量长度D′1或D′2与薄钢板的理论对角线长度D 之间的差值. 它反映了薄钢板接近矩形的程度. 薄钢板理论对角线长度D 指的是以薄钢板的设定长度L 和薄钢板的带净宽H 分别为长和宽的矩形对角线的长度. 若以ΔD 来表示对角线偏差，则

　　式中，

　　2 计算模型设计

　　根据切割精度的定义及数学描述，设计实现的薄钢板切割精度测量的计算模型如图1 所示.

　　图1 中，虚线标识的是标准板，通过运行测量装置的标准板校验功能可以获得一组标准板的探规读数xi，这一组参数与6 个探规之间的距离yi一起作为系统的初始化结构参数. 图1 中实线标识的是待测薄钢板，通过运行测量装置的测量功能可以获得一组待测板的探规读数xi ′，则待测板和标准板差值的绝对值为

　　式中，i = 1，2，3，4，5，6.固定在测量平台右侧面的3 个探规所测量得到的待测板和标准板差值的绝对值dxi总是满足dx1 < dx2 < dx3，而测量平台上部可移动的3 个探规所测量得到的dxi存在两种情况. 因此，计算模型可分为两种情况:计算模型1 的条件是dx4

　　图1 为计算模型1 的情况，待测板和标准板差值的绝对值dxi可通过式(4) 计算得到，∠b 和∠c 可通过式(5)和式(6)计算得到.

　　根据三角形的余弦定理和勾股定理可计算得到AE 和GE，即