一種倒稜機自動控制系統及方法與流程
2023-10-26 14:00:12 1
本發明涉及自動控制領域，具體的說是涉及一種倒稜機自動控制系統及方法。
背景技術：
倒稜機是鋼管加工工序當中常用的一種加工裝置，目前存在多種類型的倒稜機控制電路或者系統以滿足其加工需求，但是現有的大部分的倒稜機工控裝置多適用於小壁厚單一角度的倒稜控制過程，對於大壁厚鋼管的倒稜控制過程存在的問題主要有以下幾方面：
1、總體控制效果差，特別在倒稜機的刀具與管端大面積接觸時易發生電流過高打刀等現象；
2、多採用液壓系統進給，液壓系統進給形式則存在進給精度低、故障率高等一系列問題；
3、不能夠兼顧對於設備狀態、工藝參數、物料跟蹤等的技術數據存儲要求。
技術實現要素：
鑑於已有技術存在的缺陷，本發明的目的是要提供一種對大壁厚鋼管的多角度平頭倒稜加工進行控制的倒稜機自動控制系統，該系統適用於控制與其連接的倒稜機同時進行多刀切削，並具有切削效率高，穩定性高，速度控制準確等優點。
為了實現上述目的，本發明的技術方案：
一種倒稜機自動控制系統，其與倒稜機相連接，其特徵在於，包括：
與倒稜機的主軸旋轉電機相連接的變頻控制模塊，其用於控制倒稜機的主軸旋轉電機；
與倒稜機進給電機相連接的伺服控制模塊，其用於控制倒稜機的進給電機；
分別與所述變頻控制模塊、伺服控制模塊相連接，其用於對倒稜機主軸旋轉電機以及倒稜機進給電機進行控制的可編程控制模塊；所述可編程控制模塊具有用於與上位機通信的MPI總線接口與PROFIBUS總線接口，以完成上位機與變頻控制模塊、伺服控制模塊、可編程控制模塊間的數據交換過程，從而構造 了閉環式的控制迴路；
作為控制中心的上位機，所述上位機裝載有實時更新並存儲系統相關運行數據的歷史資料庫以及定期自動更新的專家資料庫；
以及用於實時採集倒稜機的主軸旋轉電機及倒稜機進給電機的速度信號的速度檢測模塊，其通過裝載於可編程控制模塊內的超限保護程序判斷主軸旋轉電機或者倒稜機進給電機是否存在超速問題。
進一步的，作為本發明的優選
所述的系統還包括用於與外圍其他設備交互的DP擴展通訊模塊。
進一步的，作為本發明的優選
所述變頻控制模塊包括交流變頻調速器以及編碼器。
進一步的，作為本發明的優選
所述可編程控制模塊內編輯有用於實現倒稜加工控制、急停控制、事故報警控制以及聯鎖控制的本地自動控制資料庫。
進一步的，作為本發明的優選
所述上位機內部嵌入多種控制模式程序，所述控制模式程序包括自動控制模式、手動控制模式、半自動控制模式。
本發明的另一目的是要提供一種對大壁厚鋼管的多角度平頭倒稜加工進行控制方法，其特徵在於，包括如下步驟：
步驟1、通過變頻控制模塊控制倒稜機的主軸旋轉電機，並通過伺服控制模塊控制倒稜機的進給電機；同時通過速度檢測模塊實時採集倒稜機的主軸旋轉電機及倒稜機進給電機的速度信號；
步驟2、通過可編程控制模塊對倒稜機主軸旋轉電機以及倒稜機進給電機進行控制，所述可編程控制模塊具有用於與上位機通信的MPI總線接口與PROFIBUS總線接口，以完成上位機與變頻控制模塊、伺服控制模塊、可編程控制模塊間的數據交換過程，從而構造了閉環式的控制迴路；通過可編程控制模塊內裝載超限保護程序實時判斷當前主軸旋轉電機或者倒稜機進給電機是否存在超速問題，是則停機並向上位機報警；
步驟3、通過上位機實時存儲系統相關運行數據的歷史數據，並基於所述歷史數據創建相應的歷史資料庫，同時上位機定期聯網自動更新預存的專家資料庫。
進一步的，作為本發明的優選
所述可編程控制模塊內編輯有用於實現倒稜加工控制、急停控制、事故報警控制以及聯鎖控制的本地自動控制資料庫。
進一步的，作為本發明的優選
所述上位機內部嵌入多種控制模式程序，所述控制模式程序包括自動控制模式、手動控制模式、半自動控制模式。
與現有技術相比，本發明的有益效果：
1.本發明採用軸進給方式由交流伺服電機驅動控制倒稜機進給電機徹底改變了由位置檢測、凸輪控制和液壓進給所固有的控制精度低、故障率高等一系列問題；且其適用於控制倒稜機同時進行多刀切削，使切削效率變高，單體刀片壽命得以延長；
2.本發明穩定性高，速度控制準確且通過檢測實時進行停機及故障報警，很好的實現了各段只之間的平滑過度，使撞刀、打刀等問題的得以解決，適合對大壁厚鋼管的多角度平頭倒稜加工控制。
附圖說明
圖1為本發明所述系統對應的結構示意圖；
圖2為本發明所述方法對應的步驟流程圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
本發明的目的是要提供一種適用於大壁厚鋼管的多角度平頭倒稜加工過程進行控制的倒稜機自動控制系統，其通過將作為控制中心的上位機、可編程控制模塊、變頻控制模塊、伺服控制模塊以及速度檢測模塊合理聯繫起來，通過上位機上的參數設計即可實現對大壁厚鋼管的多角度平頭倒稜；PLC可編程控制模塊採用SIEMENS公司的SIMATIC S7-300、MPI總線、PROFIBUS總線，使上位機的操作界面可與可編程控制器、伺服控制器、變頻器能夠進行數據交換。
具體的，如圖1,，其包括
(1)與倒稜機的主軸旋轉電機相連接的變頻控制模塊，其用於控制倒稜機的主軸旋轉電機；進一步的，作為本發明的優選所述變頻控制單元採用交流變頻調速器，且該交流變頻調速器與倒稜機主軸旋轉電機之間採用編碼器反饋，以構成閉環速度控制迴路；以達到提高響應速度以及精度高，並能夠實現在線修改運行、工藝參數等目的。
(2)與倒稜機進給電機相連接的伺服控制模塊，其用於控制倒稜機的進給電機；進一步的，作為本發明的優選所述伺服控制模塊採用軸向進給技術，由交流變頻器和數字交流伺服電機控制卡盤中的四把刀同時對鋼管進行平頭倒稜，對於有多角度要求鋼管則採用兩把刀同時進行外倒稜角的方式倒稜以提高切削效率，延長單體刀片壽命；
(3)分別與所述變頻控制模塊、伺服控制模塊相連接，其用於對倒稜機主軸旋轉電機以及倒稜機進給電機進行控制的可編程控制模塊；所述可編程控制模塊具有用於與上位機通信的MPI總線接口與PROFIBUS總線接口，以完成上位機與變頻控制模塊、伺服控制模塊、可編程控制模塊間的數據交換過程，從而構造了閉環式的控制迴路；進一步的，作為本發明的優選所述可編程控制模塊內編輯有用於實現倒稜加工控制、急停控制、事故報警控制以及聯鎖控制的本地自動控制資料庫；其PLC編程使用WINDOWS作業系統下安裝的SIMATIC STEP 7V5.5。
(4)作為控制中心的上位機，所述上位機裝載有實時更新並存儲系統相關運行數據的歷史資料庫以及定期自動更新的專家資料庫；進一步的，作為本發明的優選所述上位機內部嵌入多種控制模式程序，所述控制模式程序包括自動控制模式、手動控制模式、半自動控制模式。所述上位機通過MPI總線、PROFIBUS總線與可編程控制器進行連接，從而使得人機互動界面與變頻控制模塊、伺服控制模塊及可編程控制模塊能夠進行數據交換，以構成閉環式的控制迴路。
(5)以及用於實時採集倒稜機的主軸旋轉電機及倒稜機進給電機的速度信號的速度檢測模塊，其通過裝載於可編程控制模塊內的超限保護程序判斷主軸旋轉電機或者倒稜機進給電機是否存在超速問題。具體的其通過將獲得的電機速度與預設的超限保護閾值進行比對來判定電機運行狀態是否正常若判定電機超速則輸出故障信號進行故障報警。
進一步的，作為本發明的優選
所述的系統還包括用於與外圍其他設備交互的DP擴展通訊模塊。同時系統可以通過HMI操作屏進行設定規格，實現從資料庫配方中自動獲取刀盤轉速和進給量，對刀盤轉速和進給量進行自動控制，解決了工藝參數、物料跟蹤等一系列問題。
本發明的另一目的是要提供一種對大壁厚鋼管的多角度平頭倒稜加工進行控制方法，其特徵在於，如圖2，包括如下步驟：
步驟1、通過變頻控制模塊控制倒稜機的主軸旋轉電機，並通過伺服控制模塊控制倒稜機的進給電機；同時通過速度檢測模塊實時採集倒稜機的主軸旋轉電機及倒稜機進給電機的速度信號；
步驟2、通過可編程控制模塊對倒稜機主軸旋轉電機以及倒稜機進給電機進行控制，所述可編程控制模塊具有用於與上位機通信的MPI總線接口與PROFIBUS總線接口，以完成上位機與變頻控制模塊、伺服控制模塊、可編程控制模塊間的數據交換過程，從而構造了閉環式的控制迴路；通過可編程控制模塊內裝載超限保護程序實時判斷當前主軸旋轉電機或者倒稜機進給電機是否存在超速問題，是則停機並向上位機報警；
步驟3、通過上位機實時存儲系統相關運行數據的歷史數據，並基於所述歷史數據創建相應的歷史資料庫，同時上位機定期聯網自動更新預存的專家資料庫。
進一步的，作為本發明的優選
所述可編程控制模塊內編輯有用於實現倒稜加工控制、急停控制、事故報警控制以及聯鎖控制的本地自動控制資料庫。
進一步的，作為本發明的優選
所述上位機內部嵌入多種控制模式程序，所述控制模式程序包括自動控制模式、手動控制模式、半自動控制模式。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。