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收到了较好的效果，将切割技术推向了崭新的阶段[3]。
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切割机可分为火焰切割机、激光切割机、等离子切割机、石材切割机、水切割机、相贯线切割机、数控切割机、海绵切割机等。这其中激光切割机的切割质量最好、效率快。等离子切割机切割的速度也非常快，但切割效果不如激光切割机。火焰切割机主要运用于厚度比较大的碳钢材质的切割。相贯线切割机运用于切割钢管。比较切割机成本：激光切割机的价格最高，同时效率和精度也是最高的一种高科技含量的切割设备，水刀切割机相比稍差，火焰切割机以及等离子切割机相对更差些，但它们成本也是相对较低的。金属切割机前景：对与切割机目前来看等离子切割机和数控火焰切割机占有着较大部分的用户，但就发展趋势来说激光切割、水切割很可能会取代前者，成为主要使用的切割机，因为其不仅切割速度快、环保，切割质量也好！然而气体火焰切割却是最早、最普遍采用的切割方法。最近几年，在以乙炔为基础燃气中，已经开发出天然气、煤气、丙烷气、液化石油气以及各种新型燃气，同时依据每种气体的各自特性研制出了专门的切割机，为多样化的开发燃气能源提供了宽阔的前景。火焰切割常常应用与钢板的粗加工，它的金属切割厚度从1mm~1m，然而当在切割低碳钢钢板的厚度小于20mm时，需要运用别的切割方法。利用氧化铁燃烧过程中产生的高温来切割碳钢是火焰切割的原理，设计火焰割炬能够为燃烧氧化铁供应充足的氧气，来保证得到很好的切割效果。
火焰切割设备的价格便宜同时也是切割厚金属板料最便宜有效的方式，然而在切割薄板方面有缺陷。之前火焰切割自动控制系统都是采用信号传感器进行控制，具有理论上简单可行的系统原理，却因为切割环境的温度太高，导致在此系统中起重要作用的信号传感器故障率非常高，定尺精度较低，直接影响了切割系统的正常工作。系统的主要缺点：故障很容易发生在信号传感器的高温区，操作维护很不方便；电缆故障率很高，设备维护困难；操作时工人劳动强度很大。另外因为火焰切割的热影响区面积很大,热变形较大，为了保证切割能够精确有效，操作人员就需要拥有很高的技术才可以在切割过程中第一时间避免金属板的热变形。以前钢坯切割燃气消耗多、切割断面粗糙、切割割缝大、氧气压力高、噪音大、工厂粉尘多、割炬损坏多、工人劳动强度大、环境污染严重等弊端。因而，为减轻工人的劳动强度，减少机具的损坏，提高系统的可靠性，便需要对此系统进行相应的改造。
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1.3 设计时应注意的问题
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铸坯火焰切割系统主要由介质控制、电气控制、定尺系统、PLC控制单元等构成。在切割时，通过定尺装置发送的信号来控制夹紧气缸的运动，使的夹钳夹紧铸坯，同时使得切割小车和铸坯一起运行，固定在切割臂上的切割枪沿着铸坯垂直方向进行既定长度的自动切割，一次切割完成后由液压缸将切割小车顶回初始位置，准备进行下次切割。根据火焰切割的工艺流程在设计时应该注意以下问题：
（1）确保全部铸坯火焰自动切割系统可以反应灵敏，稳定工作。
（2）此铸坯火焰自动切割系统需要设置手动和自动两种操作方式，当自动方式出现故障时，可以通过手动操作来完成未完成的工作。
（3）定尺系统是否工作可靠，能否准确定位。
（4）割炬电机和其辊道电机需要进行过载保护，避免烧坏电机。
（5）铸坯火焰自动切割系统安装运行了一段时间以后，应当控制避免出现不能剪切或者切不断的现象，设法降低人工操作的工作强度。
（6）设计中更应该注重其性能是否安全。
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2 系统设计
2.1 铸坯火焰自动切割系统总体结构设计
2.1.1 铸坯火焰切割系统控制方案的选择
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在上世纪80年代后期，很多火焰切割机是使用继电器控制线路来完成工艺流程的监控管理。控制设备系统占地大，通常两把火焰割炬的控制箱内有接近50个继电器，因此带来接线复杂，调试和维修困难，故障率很高，假如增加或变换程序，从研发、调试到上流水线操作，工作量很大，耗时也长。所以，之后相关专家就开始研用PLC代替之前的继电器控制线路，这不仅缩短了产品研发周期，而且优化了产品的性能，给调试和维修工作带来了便捷。与继电器控制线路有写相似之处，PLC同样由输入、输出和逻辑部分组成，通过使用选择开关、外部按钮等将控制信息传达到PLC中，通过逻辑运算，输出相应的控制命令来完成对电磁阀、指示灯和电机等部件的控制。我此次所设计的切割机是由一台主机和一组扩展模块组成的，它的输入/输出接口在50点上下。因为小型PLC价格便宜，编程简单，调试也很方便，最后的设计达到了比较好的效果。它的工作主要是通过接收选择开关、外部按钮、传感器信号以及其它辅助功能信号的输入，经过相应的逻辑运算，达到对外部执行部件的操作和控制要求。PLC程序使用的是模块化设计，因此，根据所设置的工作对象的差别，将各个小程序分成小的模块，故任何一小程序是能够进行独自的调试，在调试结束确认无错误后，就可以将程序连接起来，按照工艺流程的要求来控制[5，6]。 2.1.2 系统总体目标
本次设计的切割机是钢铁领域铸坯连铸切割系统的一部分，其主要任务是将刚铸造出来的铸坯按照规定要求切割精度完成切割。但此连铸火焰切割机要在高温的环境作不停地切割，故要求它要有很高的工作稳定可靠性。此次完成设计的总体任务为： （1）铸坯和切割机同步运行，平稳，可靠，无滞后现象。
（2）在自动状态下，火焰切割设备能够按定尺标准自动完成对铸坯的切割。在手动状态下，完成对非定尺铸坯等复杂铸坯的切割。
（3）系统运行稳定可靠，提高测长准确度，稳定性，提高成材率，并且具有控制功能强，操作方式灵活多样的优点。 2.1.3 铸坯火焰自动切割系统的结构与组成
该设计选用火焰切割机，在引进产品的基础上，结合新的工艺要求设计研制的新
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工作原理如图2.1所示：
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一代基于计算机技术，集PLC和自动控制原理为一体的机电一体化产品。主要结构及
图2.1 火焰切割系统结构示意图
（1）车架：以液压为动力可横向移动式结构，是切割机的主要承载结构件。 （2）割枪小车：由小车架，割枪小车传动装置，平行辊道，割枪夹持器等组成。 （3）切割机配管系统：包括车间氧气，乙炔燃气和冷却水管道供应的上述介质经切割机大拖链上软管引入切割机。
（4）切割割炬的行程控制装置：割炬小车原位及割炬切割跟踪。在切割小车传动装置的电机输出轴上装有一个光电编码器，用来对割炬小车的行程跟踪计数，在小车的行程的极限位装有两个接近开关来确定小车的原位和前进限位。 （5）切割机传动控制：割炬小车传动装置由液压缸带动回原位。
（6）能源介质控制箱及火焰调节：对切割机上除水以外的能源介质的压力，开闭等进行控制。氧气，燃气等介质由拖链上的软管送入能源介质控制箱，经过滤，分路，减压至设定压力值后，通过电磁阀控制输送至各使用点[7]。中大型火焰切割机如图2.2所示：
图2.2 中大型火焰切割机
2.1.4 工艺流程与工艺要求
工艺流程：当铸坯火焰自动切割系统获得定尺信号时，夹紧缸的电磁阀得电，夹紧缸开始动作，夹紧缸夹紧铸坯，割炬小车在铸坯的带动下和铸坯一块运动。继夹紧缸得电后，延时2S，控制乙炔的电磁阀得电，即乙炔管道打开，再延时2S后，控制
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预热氧的电磁阀得电，氧气枪点火开始对铸坯进行预热，再延时4S后，切割氧电磁阀得电，与此同时控制割炬电机继电器得电，割炬电机开始正转，火焰开始切割铸坯。当切割完信号发出时，割炬电机停止转动，控制切割氧电磁阀失电，延时2S后，预热氧电磁阀失电，再延时2S后，预热乙炔电磁阀失电，火焰熄灭。再延时4S夹紧缸电磁阀失电，夹紧缸松开铸坯。铸坯继续运动，然后返回缸电磁阀与割炬电机反转继电器同时得电，割炬小车在液压缸的带动下，小车返回，在触到小车原位的限位开关时，返回缸电磁阀失电，小车回到原位，停止运动。当割炬电机回到割炬原位时，控制割炬电机继电器失电，电机停止运动。当切割完毕信号发出时，1、2、3辊道电机开始正转，切断的那段铸坯继续向后传输，当经过30S后，1、2辊道电机停止转动，再经过4S后3辊道电机停止转动。以上部分便是火焰自动切割整个过程。 针对这工艺流程的特点，我们主要研究并设计了控制系统的以下内容：
（1）火焰切割机的切割工艺在方形铸坯钢上的应用，一方面是方形钢外形路线控制问题，另一方面包括钢坯的外形尺寸、钢坯随温度的变化而发生的不同程度膨胀尺寸在程序中的实际设计。
（2）利用西门子S7-200软件的程序模块，不仅完成了切割和保护等功能，同时又更好的解决了时序控制的问题。
（3）在操作台外部电气部件的电路设计和现场布置中，应尽量考虑现场环境因
素，从操作的合理性、功能的完善以及在出现故障的情况的操作都作了相应的设计[8]。
2.2 电气控制系统的设计
此处省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩
3.3 按钮的选型
该铸坯火焰切割系统中，包含一些手动操作与自动操作，必然需要一些按钮，以实现各电器功能。如系统的启动与停止，电磁阀的开启与关闭，接触器的接通与断开等。通过选择不同规格的按钮，包括不同的形状，如方形，矩形，圆形；包括不同种