本實(shí)用新型一種用于地下管網(wǎng)焊接設(shè)備的智能控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前頂管鋼筋支架的生產(chǎn)是以人工配合簡(jiǎn)易設(shè)備生產(chǎn)，要經(jīng)過(guò)校直、剪切、彎曲、焊接等多個(gè)工藝流程，存在流程復(fù)雜且精度低、占用施工場(chǎng)地大、安全隱患大等缺點(diǎn)。傳統(tǒng)頂管鋼筋支架生產(chǎn)模式已不能滿足我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)的需要，因此市場(chǎng)需要一種自動(dòng)化程度高、加工效率高、加工精度高的設(shè)備。

專利CN201310390260.X提供了一種全自動(dòng)變徑鋼筋骨架滾焊機(jī)的控制方法，該實(shí)施方案僅使用變頻調(diào)速電機(jī)技術(shù)，達(dá)到控制環(huán)徑分部均勻或達(dá)到變徑的目的。由于該方案未考慮到位置的閉環(huán)控制，在設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)啟、停時(shí)，會(huì)造成環(huán)徑疏密分部不均等情況。專利CN201310390260提供了一種異形管鋼筋骨架自動(dòng)變徑滾焊機(jī)控制方法，該實(shí)施方案僅使用模擬量控制變頻器，來(lái)達(dá)到控制旋轉(zhuǎn)主軸、旋轉(zhuǎn)從軸同步運(yùn)行的目的。該方案未考慮到模擬量控制的精度不高，不能達(dá)到完全同步運(yùn)行的需求，且比較容易受外界干擾，當(dāng)所生產(chǎn)的管網(wǎng)有一點(diǎn)長(zhǎng)度時(shí)，管網(wǎng)收尾兩端會(huì)出錯(cuò)角度偏差，從而使管網(wǎng)出現(xiàn)扭力，破壞產(chǎn)品的質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種繞徑匝距均勻且不易受外界干擾的用于頂管鋼筋支架生產(chǎn)的控制系統(tǒng)。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是提供了一種用于地下管網(wǎng)焊接設(shè)備的智能控制系統(tǒng)，包括位于鋼筋骨架上放的送絲機(jī)構(gòu)，送絲機(jī)構(gòu)用于向鋼筋骨架輸送鋼筋，其特征在于，還包括：直線導(dǎo)軌，在直線導(dǎo)軌上設(shè)有移動(dòng)盤(pán)及固定盤(pán)，鋼筋骨架穿過(guò)固定盤(pán)后端部固定在移動(dòng)盤(pán)上，移動(dòng)盤(pán)及固定盤(pán)分別由旋轉(zhuǎn)從軸馬達(dá)及旋轉(zhuǎn)主軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，移動(dòng)盤(pán)同時(shí)由行走軸馬達(dá)驅(qū)動(dòng)沿直線導(dǎo)軌直線移動(dòng)，從而使得移動(dòng)盤(pán)拖動(dòng)鋼筋骨架直線移動(dòng)；旋轉(zhuǎn)從軸馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)主軸馬達(dá)及行走軸馬達(dá)均與高速計(jì)數(shù)單元相連，高速計(jì)數(shù)單元連接PLC控制系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)分別控制送絲機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)從軸馬達(dá)、旋轉(zhuǎn)主軸馬達(dá)及行走軸馬達(dá)。

優(yōu)選地，還包括人機(jī)交互單元，人機(jī)交互單元與所述PLC控制系統(tǒng)相連。

優(yōu)選地，還包括用于采集所述送絲機(jī)構(gòu)、所述旋轉(zhuǎn)主軸馬達(dá)、所述旋轉(zhuǎn)從軸馬達(dá)、所述行走軸馬達(dá)的狀態(tài)信息的信號(hào)采集單元，信號(hào)采集單元連接所述PLC控制系統(tǒng)。

本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、采用同步指令控制模式對(duì)旋轉(zhuǎn)主軸、旋轉(zhuǎn)從軸進(jìn)行同步控制，實(shí)現(xiàn)地下管網(wǎng)兩端完全同步旋轉(zhuǎn)的目的，消除因管網(wǎng)兩端出現(xiàn)扭曲角度，產(chǎn)生扭力，從而破壞產(chǎn)品質(zhì)量的隱患，扭曲角度控制誤差在1度之內(nèi)。

2、采用直線插補(bǔ)的控制模式對(duì)旋轉(zhuǎn)主軸與行走軸進(jìn)行直線插補(bǔ)控制，不僅達(dá)到精準(zhǔn)控制管網(wǎng)繞徑匝距的目的，同時(shí)也可根據(jù)不同的產(chǎn)品規(guī)格，對(duì)管網(wǎng)繞徑匝距進(jìn)行實(shí)時(shí)的參數(shù)調(diào)整，繞徑匝距控制精度達(dá)到1mm。

3、本實(shí)用新型的控制核心為智能型PLC，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)節(jié)拍快，同時(shí)也大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度及廢品率，進(jìn)而降低了生產(chǎn)成本。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型提供的系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本實(shí)用新型更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。

本實(shí)用新型提供的一種用于地下管網(wǎng)焊接設(shè)備的智能控制系統(tǒng)包括信號(hào)采集單元、人機(jī)交互單元、PLC控制系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)、高數(shù)計(jì)數(shù)單元。

結(jié)合圖1，本實(shí)用新型的伺服控制系統(tǒng)包括三個(gè)伺服馬達(dá)，分別為旋轉(zhuǎn)主軸馬達(dá)6、旋轉(zhuǎn)從軸馬達(dá)3、行走軸馬達(dá)4。旋轉(zhuǎn)從軸馬達(dá)3驅(qū)動(dòng)移動(dòng)盤(pán)1繞圖1所示箭頭方向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)主軸馬達(dá)6驅(qū)動(dòng)固定盤(pán)5繞圖1所示箭頭方向旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)從軸馬達(dá)3與旋轉(zhuǎn)主軸馬達(dá)6接收PLC控制系統(tǒng)給出的同步脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)同步。旋轉(zhuǎn)從軸馬達(dá)3及旋轉(zhuǎn)主軸馬達(dá)6帶動(dòng)鋼筋骨架2轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)，行走軸馬達(dá)4還驅(qū)動(dòng)移動(dòng)盤(pán)1沿圖1所示箭頭方向直線移動(dòng)，將鋼筋骨架2直線拖動(dòng)，鋼筋骨架2一邊旋轉(zhuǎn)，一邊被移動(dòng)盤(pán)1拖動(dòng)，送絲機(jī)構(gòu)7送出的鋼筋的一端先焊接在鋼筋骨架2的一根主筋上，從而使得送絲機(jī)構(gòu)7送出的鋼筋繞在鋼筋骨架2上，同時(shí)進(jìn)行焊接，從而形成產(chǎn)品管網(wǎng)。為了使得繞徑匝距8均勻，在本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)從軸馬達(dá)3與行走軸馬達(dá)4接收PLC控制系統(tǒng)給出的脈沖信號(hào)實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)功能。

信號(hào)采集單元，包括按鈕、光電開(kāi)關(guān)、磁性開(kāi)關(guān)、各設(shè)備狀態(tài)等，用于采集旋轉(zhuǎn)主軸馬達(dá)6、旋轉(zhuǎn)從軸馬達(dá)3、行走軸馬達(dá)4、送絲機(jī)構(gòu)7的狀態(tài)信息并反饋給PLC系統(tǒng)。

人機(jī)交互單元，是控制系統(tǒng)的上位機(jī)，通過(guò)ModbusRTU協(xié)議或以太網(wǎng)與PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，用于設(shè)置地下管網(wǎng)焊接設(shè)備的相關(guān)參數(shù)，以及對(duì)地下管網(wǎng)焊接設(shè)備運(yùn)行過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，保存客戶配方數(shù)據(jù)。操作人員通過(guò)人機(jī)單元可對(duì)設(shè)備進(jìn)行手、自動(dòng)操作，對(duì)PLC控制系統(tǒng)的I/O狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控等。

本實(shí)用新型選用的PLC控制系統(tǒng)是智能PLC型控制單元，必須具有6軸高速運(yùn)動(dòng)控制功能、直線插補(bǔ)功能、同步功能，除實(shí)現(xiàn)對(duì)地下管網(wǎng)焊接設(shè)備的邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)采集外，主要應(yīng)用智能PLC的同步指令，實(shí)現(xiàn)地下管網(wǎng)焊接設(shè)備自動(dòng)焊接時(shí)，旋轉(zhuǎn)主軸馬達(dá)6與旋轉(zhuǎn)從軸馬達(dá)3的同步運(yùn)行。同時(shí)，應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)的直線插補(bǔ)指令，實(shí)現(xiàn)地下管網(wǎng)焊接設(shè)備在自動(dòng)焊接時(shí)管網(wǎng)繞徑匝距8均勻分布的控制目的。

PLC控制系統(tǒng)主要分為邏輯順序控制、同步指令控制、直線插補(bǔ)指令控制等模塊，系統(tǒng)通過(guò)采集信號(hào)分析各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)屬性，使用通訊讀取人機(jī)交互單元上的用戶參數(shù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算與處理，按生產(chǎn)工藝要求輸出指令來(lái)控制伺服控制系統(tǒng)及其他電氣組成部件。PLC控制系統(tǒng)通過(guò)邏輯計(jì)算來(lái)控制指示燈、電磁閥、普通馬達(dá)、蜂鳴器的關(guān)、停。通過(guò)絕對(duì)值、相對(duì)值、回零、同步指令、直線插補(bǔ)等運(yùn)動(dòng)控制指令輸出高速脈沖來(lái)控制伺服電機(jī)達(dá)到精確定位的目的。

高數(shù)計(jì)數(shù)單元主要包括差分信號(hào)模塊，用于采集旋轉(zhuǎn)從軸馬達(dá)3的編碼器反饋信號(hào)，進(jìn)行差分轉(zhuǎn)化后接入PLC控制系統(tǒng)的高速計(jì)數(shù)通道，為實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)從軸馬達(dá)3與行走軸馬達(dá)4的直線插補(bǔ)功能提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

綜上所述本實(shí)用新型的一種地下管網(wǎng)焊接設(shè)備的智能控制系統(tǒng)的基本原理是PLC控制系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集獲得現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的IO狀態(tài)，并使用通信方式獲取人機(jī)界面中的用戶參數(shù)，根據(jù)設(shè)備控制工藝要求，按照用戶的操作模式，PLC系統(tǒng)輸出控制各個(gè)伺服系統(tǒng)、以及其他電氣組成部件的有序動(dòng)作，從而驅(qū)動(dòng)各個(gè)機(jī)械組成部件快速完成地下管網(wǎng)焊接的生產(chǎn)任務(wù)。