鋼管成型機自動成型數控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種鋼管成型機自動成型數控系統(tǒng)，涉及自動控制領域。主要由輥道送料系統(tǒng)、主油泵電機、PLC可編程控制器、預彎機有料、出料側有料、鋼板對中、前送料風機、前送料系統(tǒng)、主機數控折彎系統(tǒng)等組成。本發(fā)明通過系統(tǒng)集成、軟件開發(fā)，將SIEMENSS7-300PLC作為程序控制器，將時光伺服驅動器作為驅動裝置，實現了鋼管成型機的自動、半自動和手動三種狀態(tài)的多功能控制，成型精確高，控制精度（進給量）可達到1mm~20mm/分，且連續(xù)可調，定位精度達到±1mm，整個控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，進給量和定位精度都達到技術指標的要求，生產效率有顯著提高，同時降低了勞動強度，操作簡單，運行速度快。
【專利說明】鋼管成型機自動成型數控系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及自動控制【技術領域】，具體是一種用于鋼管成型機自動成型的控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]鋼管成型機床是制管生產線上的關鍵生產設備，目前，只能進行手工成型操作，存在著制管質量不高、成品合格率低、生產效率低、勞動強度高等問題，無法滿足現代化大批量生產的需求，更不能適應能源需求的不斷增加及石油、天燃氣開發(fā)利用規(guī)模的不斷擴大步伐。

【發(fā)明內容】

[0003]為克服現有技術的不足，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種鋼管成型機自動成型數控系統(tǒng)，通過采用人機界面、PLC可編程控制器以及時光伺服驅動器等對其進行自動控制，從而實現全自動化數控操作。
[0004]為實現上述目的，本發(fā)明的三相交流輸入電源接入三相交流電抗器輸入端，與接觸器、快速熔斷器串連，作為輥道變頻驅動器的輸入電源，輥道送料系統(tǒng)的輥道變頻驅動器的輸出端接入輥道變頻電機和輥道編碼器，輥道變頻驅動器與PLC可編程控制器連接，PLC可編程控制器由輸入模塊、輸入輸出模塊連接組成；三相交流輸入電源接入主油泵電機，主油泵電機的控制端與PLC可編程控制器連接；預彎機有料、出料側有料、鋼板對中的輸出信號分別由感應開關控制，輸入信號到PLC可編程控制器，鋼板對中與高速計數模塊連接，高速計數模塊接有輥道變頻電機編碼器；前送料風機接入三相交流輸入電源；前送料系統(tǒng)的前送料小車運行由前送料伺服電機控制，前送料伺服電機安裝有前送料伺服電機編碼器，前送料伺服電機由時光伺服驅動器驅動，與時光伺服驅動器連接的伺服驅動器電源接入三相交流輸入電源，時光伺服驅動器經數據通訊模塊與PLC可編程控制器連接；觸摸屏操作站主機操作臺接入PLC可編程控制器，觸摸屏操作站主機操作臺由輥道變頻輸入信號、輸入模塊、輥道控制信號、輸入輸出模塊、主機電磁閥控制組成，主機數控折彎系統(tǒng)分別經左比例閥控制系統(tǒng)和右比例閥控制系統(tǒng)與左缸伺服驅動器和右缸伺服驅動器連接；主機電磁閥控制系統(tǒng)與PLC可編程控制器連接，由輥道控制信號、主機液壓電磁閥控制組成；接料支架與主機液壓電磁閥控制連接。
[0005]本發(fā)明與現有技術相比，通過系統(tǒng)集成、軟件開發(fā)，將SIEMENS S7-300PLC作為程序控制器，將時光伺服驅動器作為驅動裝置，實現了鋼管成型機的自動、半自動和手動三種狀態(tài)的多功能控制，成型精確高，控制精度(進給量)可達到lmnT20mm/分，且連續(xù)可調，定位精度達到土 1_，整個控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，進給量和定位精度都達到技術指標的要求，生產效率有顯著提高，同時降低了勞動強度，操作簡單，運行速度快。
【專利附圖】

【附圖說明】[0006]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)框圖。
[0007]圖2是本發(fā)明的第一接線圖。
[0008]圖3是本發(fā)明的第二接線圖。
[0009]圖4是本發(fā)明的第三接線圖。
[0010]圖5是本發(fā)明的第四接線圖。
[0011]圖6是本發(fā)明的第五接線圖。
[0012]圖7是本發(fā)明的第六接線圖。
[0013]圖8是本發(fā)明的第七接線圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8所示，本發(fā)明的三相交流輸入電源為380V,頻率50HZ，三相交流輸入電源I接入三相交流電抗器，與接觸器、快速熔斷器串連，作為變頻器電源2，為輥道變頻驅動器3的輸入電源，用于控制輥道變頻電機4旋轉速度的輥道變頻驅動器3的輸出端接有輥道變頻電機4和輥道變頻電機編碼器17，輥道變頻電機4有十二臺，輥道變頻驅動器3與PLC可編程控制器連接，PLC可編程控制器由輸入模塊19、輸入輸出模塊21連接組成，輥道變頻驅動器3的控制信號由S7-300型PLC可編程控制器輸出的輥道控制信號20中間繼電器進行控制，其故障信號及準備完成等信號接到PLC可編程控制器的輸入輸出模塊21。這一部分構成本發(fā)明的輥道送料系統(tǒng)，主要作用是通過輥道自動將鋼板輸送至主機數控折彎系統(tǒng)23。
[0015]三相交流輸入電源I接入主油泵電機5，主油泵電機5的主要作用是為液壓站提供液壓，保證各壓力閥、前送料小車、后送料小車、接料支架、出料系統(tǒng)等的正常工作；主油泵電機5的控制與PLC可編程控制器連接；主油泵電機5的啟動通過PLC可編程控制器由輸入輸出模塊21控制。
[0016]預彎機有料6、出料側有料7的主要作用是檢測預彎機的輥道輸出部分的鋼板是否有料，當檢測到有料時，成型機的接料輥道開始工作；鋼板對中8的作用是在成型機的輥道接到預彎機送來的鋼板時，通過高速計數模塊16計算需成型鋼板的中心，以保證鋼板放置在成型機的接料支架28的正中心。預彎機有料6、出料側有料7、鋼板對中8的輸出信號分別由感應開關控制，輸入信號到PLC可編程控制器，鋼板對中8與高速計數模塊16連接，輥道變頻電機編碼器17接入高速計數模塊16，分別將A相脈沖和B相脈沖接至高速計數模塊16的3角和7角，I角和2角分別為輥道變頻電機編碼器17的電源輸入端。FM350高速計數模塊16的作用是用于鋼板對中，在輥道接受到需要成型的鋼板時，輥道開始旋轉，通過檢測輥道變頻電機編碼器17發(fā)出的脈沖數以控制輥道的轉數，在輥道將鋼板運送于接料支架28的正中，輥道旋轉自動停止。
[0017]前送料風機9接入三相交流輸入電源1，前送料風機9在啟動小車運行時工作，前送料風機9的主要作用是保證前送料伺服電機15在不同轉速下，均有較好的冷卻效果，不會因電機在低速時因為發(fā)熱而導致過熱現象。
[0018]前送料小車的運行由前送料伺服電機15控制，前送料小車運行的主要作用是推動接料支架28上的鋼板在控制系統(tǒng)的控制下進入主機數控折彎系統(tǒng)23。前送料電機15帶有前送料伺服電機編碼器14，前送料伺服電機15由時光伺服驅動器11驅動，與時光伺服驅動器11連接的伺服驅動器電源10接入三相交流輸入電源1，時光伺服驅動器11經數據通訊模塊13與PLC可編程控制器連接。這一部分構成本發(fā)明的前送料系統(tǒng)。時光伺服驅動器11的作用是主要用于驅動前送料小車的回零、前進和后退，在觸摸屏操作站主機操作臺中選擇小車前進，后退，回零，輸入小車需要行進的距離，CP340數據通訊模塊13將PLC可編程控制器計算所得的定位指令，發(fā)送給時光伺服驅動器11，前送料伺服電機15按照指令進行精確定位，并將定位后的位置信號通過前送料伺服電機編碼器14發(fā)送給時光伺服驅動器11和數據通訊模塊13，并在觸摸屏操作站主機操作臺中顯示定位后小車實際所在的位置，g卩小車的相對位置(時光伺服驅動器11在送電時，會自動尋找參考點12)。成型機要求送料小車的重復定位誤差在±1MM左右，所以前送料伺服電機編碼器14的脈沖編碼器反饋線必須使用屏蔽雙絞線，以防止變頻器的電磁干擾造成驅動器接收脈沖數據錯誤，以達到小車的精確定位。后送料小車的驅動系統(tǒng)與前送料小車的驅動系統(tǒng)相同。數據通訊模塊13的作用是主要用于PLC可編程控制器和時光伺服驅動器11之間的通訊。利用PLC可編程控制器的發(fā)送數據塊子程序和接收數據塊子程序，對交流伺服發(fā)送數據和接收來自交流伺服的數據對比。發(fā)送數據主要是控制時光伺服驅動器11的啟動、停止、前進、后退指令以及小車的行走距離；接收數據主要是接收時光伺服驅動器11反饋給PLC可編程控制器的小車交流電機實際旋轉的脈沖數，經過PLC的換算后，在觸摸屏操作站主機操作臺上顯示小車的實際行走的距離。CP340數據通訊模塊13的數據通訊線必須使用屏蔽雙絞線，以防止變頻器信號對于脈沖信號的干擾，造成PLC接收到的脈沖數與編碼器實際發(fā)出的脈沖數不符。
[0019]觸摸屏操作站主機操作臺接入PLC可編程控制器，觸摸屏操作站主機操作臺由輥道變頻輸入信號18、輸入模塊19、輥道控制信號20、輸入輸出模塊21、主機電磁閥控制22組成，主機數控折彎系統(tǒng)23分別經左缸伺服驅動器24和右缸伺服驅動器26與左缸比例閥控制系統(tǒng)25和右缸比例閥控制系統(tǒng)27連接。左缸伺服驅動器24和右缸伺服驅動器26、左缸比例閥控制系統(tǒng)25和右缸比例閥控制系統(tǒng)27組成控制主機數控折彎系統(tǒng)23的液壓系統(tǒng)。由觸摸屏操作站主機操作臺的控制按鈕啟動主機的上行和下行。
[0020]主機電磁閥控制系統(tǒng)與PLC可編程控制器連接，由輥道控制信號20、主機電磁閥液壓控制22組成。其控制按部分在觸摸屏操作站主機操作臺中選擇。
[0021]接料支架28與主機液壓電磁閥控制22連接，主要是將鋼管從輥道上接下送入主機數控折彎系統(tǒng)23。
[0022]本發(fā)明的S7-300可編程序控制器是模塊化的PLC系統(tǒng)，采用PROFIBUS DP分布式主、從控制方式進行組態(tài)，實現成型機的安全自動化操作。主站安裝在觸摸屏操作站主機操作臺的電控箱內，觸摸屏和液壓控制箱為從站。其主要功能是接受來自操作臺、機床限位、液壓站、變頻器的故障報警信號、伺服系統(tǒng)的準備好信號以及觸摸屏的控制信號，通過編程，控制油泵電機，變頻電機，伺服驅動電機的運轉。以及通過CP340數據通訊模塊13和FM350高速計數模塊16實現與伺服驅動系統(tǒng)和觸摸屏的數據交換功能。
【權利要求】
1.一種鋼管成型機自動成型數控系統(tǒng)，其特征在于:三相交流輸入電源(I)接入三相交流電抗器輸入端，與接觸器、快速熔斷器串連，作為輥道變頻驅動器(3 )的輸入電源，輥道送料系統(tǒng)的輥道變頻驅動器(3)的輸出端接入輥道變頻電機(4)和輥道編碼器(17)，輥道變頻驅動器(3)與PLC可編程控制器連接，PLC可編程控制器由輸入模塊(19)、輸入輸出模塊(21)連接組成；三相交流輸入電源(I)接入主油泵電機(5)，主油泵電機(5)的控制端與PLC可編程控制器連接；預彎機有料(6 )、出料側有料(7 )、鋼板對中(8 )的輸出信號分別由感應開關控制，輸入信號到PLC可編程控制器，鋼板對中(8)與高速計數模塊(16)連接，高速計數模塊(16)接有輥道變頻電機編碼器(17);前送料風機(9)接入三相交流輸入電源(O ;前送料系統(tǒng)的前送料小車運行由前送料伺服電機(15)控制，前送料伺服電機(15)安裝有前送料伺服電機編碼器(14)，前送料伺服電機(15)由時光伺服驅動器(11)驅動，與時光伺服驅動器(11)連接的伺服驅動器電源(10 )接入三相交流輸入電源(I)，時光伺服驅動器(11)經數據通訊模塊(13)與PLC可編程控制器連接；觸摸屏操作站主機操作臺接入PLC可編程控制器，觸摸屏操作站主機操作臺由輥道變頻輸入信號(18)、輸入模塊(19)、輥道控制信號(20)、輸入輸出模塊(21)、主機電磁閥控制(22)組成，主機數控折彎系統(tǒng)(23)分別經左比例閥控制系統(tǒng)(25)和右比例閥控制系統(tǒng)(27)與左缸伺服驅動器(24)和右缸伺服驅動器(26)連接；主機電磁閥控制系統(tǒng)與PLC可編程控制器連接，由輥道控制信號(20),主機液壓電磁閥控制(22)組成；接料支架(28)與主機液壓電磁閥控制(22)連接。
【文檔編號】G05B19/18GK103869745SQ201210550738
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月18日 優(yōu)先權日:2012年12月18日
【發(fā)明者】黃和平, 李成業(yè), 喻先啟 申請人:襄陽科威電氣有限公司