CN103869745A

CN103869745A - 钢管成型机自动成型数控系统

Info

Publication number: CN103869745A
Application number: CN201210550738.6A
Authority: CN
Inventors: 黄和平; 李成业; 喻先启
Original assignee: XIANGYANG KEWEI ELECTRIC CO Ltd
Current assignee: XIANGYANG KEWEI ELECTRIC CO Ltd
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2014-06-18

Abstract

一种钢管成型机自动成型数控系统，涉及自动控制领域。主要由辊道送料系统、主油泵电机、PLC可编程控制器、预弯机有料、出料侧有料、钢板对中、前送料风机、前送料系统、主机数控折弯系统等组成。本发明通过系统集成、软件开发，将SIEMENSS7-300PLC作为程序控制器，将时光伺服驱动器作为驱动装置，实现了钢管成型机的自动、半自动和手动三种状态的多功能控制，成型精确高，控制精度（进给量）可达到1mm~20mm/分，且连续可调，定位精度达到±1mm，整个控制系统稳定可靠，进给量和定位精度都达到技术指标的要求，生产效率有显著提高，同时降低了劳动强度，操作简单，运行速度快。

Description

钢管成型机自动成型数控系统

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体是一种用于钢管成型机自动成型的控制系统。

背景技术

钢管成型机床是制管生产线上的关键生产设备，目前，只能进行手工成型操作，存在着制管质量不高、成品合格率低、生产效率低、劳动强度高等问题，无法满足现代化大批量生产的需求，更不能适应能源需求的不断增加及石油、天燃气开发利用规模的不断扩大步伐。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的发明目的在于提供一种钢管成型机自动成型数控系统，通过采用人机界面、PLC可编程控制器以及时光伺服驱动器等对其进行自动控制，从而实现全自动化数控操作。

为实现上述目的，本发明的三相交流输入电源接入三相交流电抗器输入端，与接触器、快速熔断器串连，作为辊道变频驱动器的输入电源，辊道送料系统的辊道变频驱动器的输出端接入辊道变频电机和辊道编码器，辊道变频驱动器与PLC可编程控制器连接，PLC可编程控制器由输入模块、输入输出模块连接组成；三相交流输入电源接入主油泵电机，主油泵电机的控制端与PLC可编程控制器连接；预弯机有料、出料侧有料、钢板对中的输出信号分别由感应开关控制，输入信号到PLC可编程控制器，钢板对中与高速计数模块连接，高速计数模块接有辊道变频电机编码器；前送料风机接入三相交流输入电源；前送料系统的前送料小车运行由前送料伺服电机控制，前送料伺服电机安装有前送料伺服电机编码器, 前送料伺服电机由时光伺服驱动器驱动，与时光伺服驱动器连接的伺服驱动器电源接入三相交流输入电源，时光伺服驱动器经数据通讯模块与PLC可编程控制器连接；触摸屏操作站主机操作台接入PLC可编程控制器，触摸屏操作站主机操作台由辊道变频输入信号、输入模块、辊道控制信号、输入输出模块、主机电磁阀控制组成，主机数控折弯系统分别经左比例阀控制系统和右比例阀控制系统与左缸伺服驱动器和右缸伺服驱动器连接；主机电磁阀控制系统与PLC可编程控制器连接，由辊道控制信号、主机液压电磁阀控制组成；接料支架与主机液压电磁阀控制连接。

本发明与现有技术相比，通过系统集成、软件开发，将SIEMENS S7-300PLC作为程序控制器，将时光伺服驱动器作为驱动装置，实现了钢管成型机的自动、半自动和手动三种状态的多功能控制，成型精确高，控制精度（进给量）可达到1mm~20mm/分，且连续可调，定位精度达到±1mm，整个控制系统稳定可靠，进给量和定位精度都达到技术指标的要求，生产效率有显著提高，同时降低了劳动强度，操作简单，运行速度快。

附图说明

图1是本发明的系统框图。

图2是本发明的第一接线图。

图3是本发明的第二接线图。

图4是本发明的第三接线图。

图5是本发明的第四接线图。

图6是本发明的第五接线图。

图7是本发明的第六接线图。

图8是本发明的第七接线图。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，本发明的三相交流输入电源为380V,频率50HZ,三相交流输入电源1接入三相交流电抗器，与接触器、快速熔断器串连，作为变频器电源2，为辊道变频驱动器3的输入电源，用于控制辊道变频电机4旋转速度的辊道变频驱动器3的输出端接有辊道变频电机4和辊道变频电机编码器17，辊道变频电机4有十二台，辊道变频驱动器3与PLC可编程控制器连接，PLC可编程控制器由输入模块19、输入输出模块21连接组成，辊道变频驱动器3的控制信号由S7-300型PLC可编程控制器输出的辊道控制信号20中间继电器进行控制,其故障信号及准备完成等信号接到PLC可编程控制器的输入输出模块21。这一部分构成本发明的辊道送料系统，主要作用是通过辊道自动将钢板输送至主机数控折弯系统23。

三相交流输入电源1接入主油泵电机5，主油泵电机5的主要作用是为液压站提供液压，保证各压力阀、前送料小车、后送料小车、接料支架、出料系统等的正常工作；主油泵电机5的控制与PLC可编程控制器连接；主油泵电机5的启动通过PLC可编程控制器由输入输出模块21控制。

预弯机有料6、出料侧有料7的主要作用是检测预弯机的辊道输出部分的钢板是否有料，当检测到有料时，成型机的接料辊道开始工作；钢板对中8的作用是在成型机的辊道接到预弯机送来的钢板时，通过高速计数模块 16计算需成型钢板的中心，以保证钢板放置在成型机的接料支架28的正中心。预弯机有料6、出料侧有料7、钢板对中8的输出信号分别由感应开关控制，输入信号到PLC可编程控制器，钢板对中8与高速计数模块 16连接，辊道变频电机编码器17接入高速计数模块 16，分别将A相脉冲和B相脉冲接至高速计数模块 16的3角和7角，1角和2角分别为辊道变频电机编码器17的电源输入端。FM350高速计数模块16的作用是用于钢板对中，在辊道接受到需要成型的钢板时，辊道开始旋转，通过检测辊道变频电机编码器17发出的脉冲数以控制辊道的转数，在辊道将钢板运送于接料支架28的正中，辊道旋转自动停止。

前送料风机9接入三相交流输入电源1，前送料风机9在启动小车运行时工作，前送料风机9的主要作用是保证前送料伺服电机15在不同转速下，均有较好的冷却效果，不会因电机在低速时因为发热而导致过热现象。

前送料小车的运行由前送料伺服电机15控制，前送料小车运行的主要作用是推动接料支架28上的钢板在控制系统的控制下进入主机数控折弯系统23。前送料电机15带有前送料伺服电机编码器14,前送料伺服电机15由时光伺服驱动器11驱动，与时光伺服驱动器11连接的伺服驱动器电源10接入三相交流输入电源1，时光伺服驱动器11经数据通讯模块13与PLC可编程控制器连接。这一部分构成本发明的前送料系统。时光伺服驱动器11的作用是主要用于驱动前送料小车的回零、前进和后退，在触摸屏操作站主机操作台中选择小车前进，后退，回零，输入小车需要行进的距离，CP340数据通讯模块13将PLC可编程控制器计算所得的定位指令，发送给时光伺服驱动器11，前送料伺服电机15按照指令进行精确定位，并将定位后的位置信号通过前送料伺服电机编码器14发送给时光伺服驱动器11和数据通讯模块13，并在触摸屏操作站主机操作台中显示定位后小车实际所在的位置，即小车的相对位置（时光伺服驱动器11在送电时，会自动寻找参考点12）。成型机要求送料小车的重复定位误差在±1MM左右，所以前送料伺服电机编码器14的脉冲编码器反馈线必须使用屏蔽双绞线，以防止变频器的电磁干扰造成驱动器接收脉冲数据错误，以达到小车的精确定位。后送料小车的驱动系统与前送料小车的驱动系统相同。数据通讯模块13的作用是主要用于PLC可编程控制器和时光伺服驱动器11之间的通讯。利用PLC可编程控制器的发送数据块子程序和接收数据块子程序，对交流伺服发送数据和接收来自交流伺服的数据对比。发送数据主要是控制时光伺服驱动器11的启动、停止、前进、后退指令以及小车的行走距离；接收数据主要是接收时光伺服驱动器11反馈给PLC可编程控制器的小车交流电机实际旋转的脉冲数，经过PLC的换算后，在触摸屏操作站主机操作台上显示小车的实际行走的距离。CP340数据通讯模块13的数据通讯线必须使用屏蔽双绞线，以防止变频器信号对于脉冲信号的干扰，造成PLC接收到的脉冲数与编码器实际发出的脉冲数不符。

触摸屏操作站主机操作台接入PLC可编程控制器，触摸屏操作站主机操作台由辊道变频输入信号18、输入模块19 、辊道控制信号20、输入输出模块21、主机电磁阀控制22组成，主机数控折弯系统23分别经左缸伺服驱动器24和右缸伺服驱动器26与左缸比例阀控制系统 25和右缸比例阀控制系统27连接。左缸伺服驱动器24和右缸伺服驱动器26、左缸比例阀控制系统 25和右缸比例阀控制系统27组成控制主机数控折弯系统23的液压系统。由触摸屏操作站主机操作台的控制按钮启动主机的上行和下行。

主机电磁阀控制系统与PLC可编程控制器连接，由辊道控制信号20、主机电磁阀液压控制22组成。其控制按部分在触摸屏操作站主机操作台中选择。

接料支架28与主机液压电磁阀控制22连接，主要是将钢管从辊道上接下送入主机数控折弯系统23。

本发明的S7-300可编程序控制器是模块化的PLC系统，采用PROFIBUS DP分布式主、从控制方式进行组态，实现成型机的安全自动化操作。主站安装在触摸屏操作站主机操作台的电控箱内，触摸屏和液压控制箱为从站。其主要功能是接受来自操作台、机床限位、液压站、变频器的故障报警信号、伺服系统的准备好信号以及触摸屏的控制信号，通过编程，控制油泵电机，变频电机，伺服驱动电机的运转。以及通过CP340数据通讯模块13和FM350高速计数模块 16实现与伺服驱动系统和触摸屏的数据交换功能。

Claims

1.一种钢管成型机自动成型数控系统，其特征在于：三相交流输入电源（1）接入三相交流电抗器输入端，与接触器、快速熔断器串连，作为辊道变频驱动器（3）的输入电源，辊道送料系统的辊道变频驱动器（3）的输出端接入辊道变频电机（4）和辊道编码器（17），辊道变频驱动器（3）与PLC可编程控制器连接，PLC可编程控制器由输入模块（19）、输入输出模块（21）连接组成；三相交流输入电源（1）接入主油泵电机（5），主油泵电机（5）的控制端与PLC可编程控制器连接；预弯机有料（6）、出料侧有料（7）、钢板对中（8）的输出信号分别由感应开关控制，输入信号到PLC可编程控制器，钢板对中（8）与高速计数模块 (16)连接，高速计数模块 (16) 接有辊道变频电机编码器（17）；前送料风机（9）接入三相交流输入电源（1）；前送料系统的前送料小车运行由前送料伺服电机（15）控制，前送料伺服电机（15）安装有前送料伺服电机编码器（14）, 前送料伺服电机（15）由时光伺服驱动器（11）驱动，与时光伺服驱动器（11）连接的伺服驱动器电源（10）接入三相交流输入电源（1），时光伺服驱动器（11）经数据通讯模块（13）与PLC可编程控制器连接；触摸屏操作站主机操作台接入PLC可编程控制器，触摸屏操作站主机操作台由辊道变频输入信号（18）、输入模块（19）、辊道控制信号（20）、输入输出模块（21）、主机电磁阀控制（22）组成，主机数控折弯系统（23）分别经左比例阀控制系统(25)和右比例阀控制系统（27）与左缸伺服驱动器 (24)和右缸伺服驱动器（26）连接；主机电磁阀控制系统与PLC可编程控制器连接，由辊道控制信号（20）、主机液压电磁阀控制（22）组成；接料支架（28）与主机液压电磁阀控制（22）连接。