卷板機中升降輥位移控制裝置的製作方法
2023-05-16 00:37:46
專利名稱：卷板機中升降輥位移控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器部件位移控制裝置，尤其是卷板機中輥的位移控制。
背景技術：
卷板機是機械裝備業，尤其是容器類製造業必備的機械設備，主要用來將不同種類的鋼板按照設計要求卷製成筒體類機械部件，屬於機械加工類設備。在我國卷制鋼板厚度180_以下由電機驅動或機械和液壓混合式驅動的卷板機已有廠家生產，但是卷制鋼板厚度超過180_以上的全液壓卷板機在國內還沒有廠家生產，尤其是機、電、液一體化的大規格卷板機更是在國內屬於空白。近年來隨著石油煉化行業的發展，對筒體類零部件的要求發生了很大的變化，要求直徑大、筒體鋼板母材厚度增厚、材料強度增高、筒體承受的壓力提高，這些無疑對卷制筒體的設備能力提出了更高的要求，國內的現有技術不能滿足這些要求。目前，有些卷板機升降輥的位移控制通過蝸杆蝸輪付(傘齒輪)絲母絲槓付進行，即蝸輪箱內設有蝸輪、蝸杆，絲槓在蝸輪中心絲母內隨蝸輪的轉動而上下運動，為機械傳動，其缺點是在卷制厚板材時一旦出現超載，可能會導致卷板機機組機械零部件損壞，即過載保護性能差；有些卷板機升降輥位移控制通過液壓缸內的液壓油作用於活塞而獲得，為液壓傳動，到位量由壓力繼電器控制，其缺點是控制精度不高；有些卷板機控制多採用操作按鈕、手柄手動操作，其缺點是自動化程度低，生產效率低，且卷板過程中，只能通過人眼判斷而系統不能實時監測輥的位置，容易出現卷板曲率不合適或板材異型等現象。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有技術的上述缺陷，適應容器類製造業的發展需要，滿足卷板機卷板技術進步的要求。本發明提出了一種卷板機升降輥位移控制裝置，技術方案是為了保證升降輥的位置精度以及同一個輥子兩端升降同步性的精度，本發明採用位移閉環液壓控制系統，應用位移閉環控制算法及自適應壓力控制算法，設計了卷板機升降輥位移控制裝置。該裝置結構包括PLC控制器、HNC100控制器、液壓缸、比例閥、人機界面；所述的液壓缸上安裝有位移檢測傳感器，且其兩端油路上安裝有壓力傳感器；所述的PLC控制器控制整個系統的通訊和控制，讀取從現場壓力傳感器測回的壓力、位移傳感器測回的位移、比例閥的開口，並把這些值傳給人機界面顯示屏；把人機界面上人工設定的目標位移參數傳遞給所述的HNC100控制器；HNC100完成輥子目標位置(即輸入信號)和位移傳感器反饋位置(即反饋信號)的比較，並進行PID調節，把調節好的信號轉換成電壓信號輸出到所述的比例閥，調節其開口度和開口方向，液壓油通過比例閥進入液壓缸，作用於活塞，控制棍子升降的速度和方向。所述的比例閥是液壓驅動換向高頻響比例閥,該比例閥具有高頻響應特性,反應速度快。液壓換向高頻響比例閥開口方向決定輥是上升還是下降運動，比例閥的開口大小決定液壓油的輸入量，由此決定輥升降運動快還是慢。所述的PLC控制器和HNC100控制器之間採用PR0FIBUS-DP通訊；PLC控制器和人機界面之間採用乙太網通訊。所述的人機界面，包括設定屏和顯示屏；操作工人在人機界面設定屏上設定目標位移參數；在顯示屏上實時監測輥的位置。所述的PLC控制器型號為SIEMENS S7-400，所述的HNC100控制器採用Rexroth產
品O本裝置只需操作工人輸入輥子要到達的目標位置，其餘控制自動完成，自動化程度高且操作簡單。該裝置運行步驟如下1.操作工人根據工藝參數把輥子要到達的目標位置設置在設定屏上；2. PLC控制器讀取設定的目標位置值並把該值傳送給HNC100控制器；3. HNC100控制器把設定的目標位置值轉換成電壓信號輸出到液壓換向高頻響比例閥，液壓油通過液壓換向高頻響比例閥進入液壓缸，液壓缸內的液壓油推動活塞，從而使輥子升降；同時HNC100控制器把輥子實際位置值實時傳送給PLC控制器，PLC控制器把該值傳給人機界面顯示屏進行顯示；4.如果已經達到目標位置則停止調節，如果沒有達到目標位置，HNC100控制器把輥子的實際位置值和目標位置值進行比較得到位置差，然後進行PID調節消除偏差，直到實際位置值和目標位置值相等為止，使輥子始終保持在設定位置。本發明能夠自動控制輥的升降動作，自動化程度高；能實時動態監測輥的位置；卷板工藝精度達到±0. 2mm，滿足高效、高精度、高規格卷板生產要求；過載保護性能好；操作簡單。
圖1為卷板機工作原理圖，其中1上輥、2下輥、3前側輥、4後側輥、5鋼板、6液壓缸；圖2為本發明的位移閉環液壓控制裝置邏輯關係圖；圖3為位移閉環液壓控制原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行詳細描述。圖1所示是卷板機工作原理圖，上輥I固定，下輥2做垂直升降運動，前側輥3、後側輥4的升降沿著各自軌道運行，如圖1中的虛線所示。在鋼板5卷制過程中，首先通過提升下輥2來壓緊鋼板，通過升降前側輥3、後側輥4的高度卷制不同半徑的鋼板。板料5在整個成形過程中上輥1、下輥2始終處於夾緊狀態，這便使設備可在自身最大工作能力下對各種厚度的板料進行彎捲成形。圖2所示是位移閉環液壓控制裝置邏輯關係圖，PLC控制器在本發明中是核心控制器，控制整個系統的通訊和控制，讀取從現場壓力傳感器測回的壓力、位移傳感器測回的位移、比例閥的開口，並把這些值傳給人機界面顯示屏進行顯示；把操作工人在人機界面設定屏上設定的目標位移參數傳遞給HNC100控制器；HNC100完成輥子目標位置和實際位置的比較，並進行PID調節，把調節好的信號轉換成電壓信號輸出到液壓換向高頻響比例閥，調節液壓換向高頻響比例閥的開口度和開口方向，因此決定液壓油進入液壓缸的方向和流量，液壓油作用於液壓缸內的活塞，控制輥子的升降方向和速度。其中，PLC控制器和HNC100控制器之間採用PR0FIBUS-DP通訊。PLC控制器和人機界面之間採用乙太網通訊。所述的PLC控制器型號為SIEMENS S7-400，所述的HNC100控制器採用Rexroth產品。圖3所示是位移閉環液壓控制原理圖，描述了本裝置的原理。
本裝置操作步驟如下1.操作工人根據工藝參數把輥子要到達的目標位置設置在設定屏上；2. PLC控制器讀取設定的目標位置值並把該值傳送給HNC100控制器；3. HNC100控制器把設定的目標位置值轉換成電壓信號輸出到液壓換向高頻響比例閥，液壓油通過液壓換向高頻響比例閥進入液壓缸，液壓缸內的液壓油推動活塞，從而使輥子升降；同時HNC100控制器把輥子實際位置值實時傳送給PLC控制器，PLC控制器把該值傳給人機界面顯示屏進行顯示；4.如果已經達到目標位置則停止調節，如果沒有達到目標位置，HNC100控制器把輥子的實際位置值和目標位置值進行比較得到位置差，然後進行PID調節消除偏差，直到實際位置值和目標位置值相等為止，使輥子始終保持在設定位置。該裝置在操作中只需操作工人輸入輥子要到達的目標位置，其餘控制自動完成，自動化程度高且操作簡單。系統採用位置閉環控制輥子的位置，精度可達±0. 2mm。所謂位置閉環就是系統的控制以位置作為主要參考的數學函數
權利要求
1.一種卷板機升降輥位移控制裝置，其特徵是該控制裝置包括PLC控制器、HNC100控制器、液壓缸、比例閥、人機界面；所述的液壓缸上安裝有位移檢測傳感器，且其兩端油路上安裝有壓力傳感器；所述的PLC控制器控制整個系統的通訊和控制，讀取從現場壓力傳感器測回的壓力、位移傳感器測回的位移、比例閥的開口，並把這些值傳給人機界面顯示屏； 把人機界面上人工設定的目標位移參數傳遞給所述的HNC100控制器；HNC100完成輥子目標位置(即輸入信號)和位移傳感器反饋位置(即反饋信號)的比較，並進行PID調節，把調節好的信號轉換成電壓信號輸出到所述的比例閥，調節其開口度和開口方向，液壓油通過比例閥進入液壓缸，作用於活塞，控制輥子升降的速度和方向。
2.按權利要求1所述的卷板機升降輥位移控制裝置，其特徵是所述的PLC控制器型號為SIEMENS S7-400，所述的HNC100控制器採用Rexroth產品。
3.按權利要求1所述的卷板機升降輥位移控制裝置，其特徵是所述的PLC控制器和 HNC100控制器之間採用PR0FIBUS-DP通訊；PLC控制器和人機界面之間採用乙太網通訊。
4.按權利要求1所述的卷板機升降輥位移控制裝置，其特徵是所述的人機界面，包括設定屏和顯示屏；操作工人在人機界面設定屏上設定的目標位移參數；在顯示屏上實時動態監測輥的位置。
5.按權利要求1所述的卷板機升降輥位移控制裝置，其特徵是所述的比例閥是液壓驅動換向高頻響比例閥，該比例閥具有高頻響應特性，反應速度快。
全文摘要
一種卷板機升降輥位移控制裝置，採用位移閉環液壓控制系統，該裝置結構包括PLC控制器、HNC100控制器、液壓缸、比例閥、人機界面；所述的液壓缸上安裝有位移檢測傳感器，且其兩端油路上安裝有壓力傳感器；人機界面上人工設定的目標位移參數傳遞給所述的HNC100控制器；HNC100完成輸入信號和反饋信號的比較，PID調節比例閥開口度和開口方向，液壓油通過比例閥進入液壓缸，作用於活塞，控制輥子升降的速度和方向。本發明能夠自動控制輥的升降動作，自動化程度高；能實時動態監測輥的位置；卷板工藝精度達到±0.2mm，滿足高效、高精度、高規格卷板生產要求；過載保護性能好；操作簡單。
文檔編號B21D5/14GK102989844SQ20111026879
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月9日 優先權日2011年9月9日
發明者向樹民, 楊豔偉, 楊科, 張勁 申請人:西安蘭石重工機械有限公司