鋼管熱處理線電氣控制裝置製造方法
2023-07-13 14:24:16 1
鋼管熱處理線電氣控制裝置製造方法
【專利摘要】本發明是關於一種鋼管熱處理線電氣控制裝置，包括：傳動控制單元，包括：第一可編程邏輯控制器PLC、變頻器以及編碼器；液壓控制單元，包括：第二可編程邏輯控制器PLC、軟啟動器；主控制單元，包括：第三可編程邏輯控制器PLC、操作臺以及上位機。本發明利用編碼器實現驅動部分的閉環控制，各PLC之間的網絡連接實現網絡通訊，上位機實現監控，既提高了設備的實用性，又可以解決信號傳輸過程的穩定性，可減少設備電纜的衍射，減少故障率，在維護上更為快捷、高效，大大降低設備的維護成本。
【專利說明】鋼管熱處理線電氣控制裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及電氣控制領域，特別是涉及一種鋼管熱處理線電氣控制裝置。
【背景技術】
[0002]鋼管熱處理線控制系統是對鋼管進行熱處理的控制裝置，在處理過程中對鋼管進 行加熱及冷卻，調整金屬介質的物理特性，在鋼管的熱處理行業發揮重要作用。其主要工 藝過程是：淬火加熱-淬火水冷卻-回火加熱-一次冷床風冷卻-二次冷床自然冷卻-矯 直-探傷-收料。 ~
[0003]鋼管通過上料液壓機構翻轉到輥道上，移動進入淬火中頻爐加熱系統，經過四級 加熱系統，溫度不斷上升，直至達到淬火所需溫度後，出爐進入淬火室，由冷卻水進行淬火， 後經由移鋼機進行翻轉進入回火中頻爐加熱系統，經過二級加熱系統，溫度不斷上升，直至 達到回火所需溫度後，再由移鋼機翻轉上一次冷床，在一次冷床不斷前進過程中，由風機對 無縫鋼管進行一次冷卻，再由移鋼機轉移至二次冷床進行二次自然冷卻，經過兩次的冷卻 使無縫鋼管的溫度基本達到室溫後，最後進行矯直，探傷和收料。
[0004]現有的整個控制採用全套進口設備來保證控制過程，而進口設備造價高,定貨周 期較長，需要具備專業技術和行業基礎的技術人員進行維護，使一些中小企業維護困難，間 接增加了企業運行生產成本。
[0005] 傳統的電路控制方式在運行中缺少穩定性，故障率較高，靈活性差，傳統的信息傳 輸方式穩定性差，故障節點多，控制設備較為簡單，大量電纜的敷設增加了成本及維護費 用，而且還需要過多的操作人員，增加了人力成本，浪費了資源。
[0006] 由此可見，上述現有的鋼管熱處理線的控制裝置在結構與使用上，顯然仍存在有 不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來 謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發展完成，而一般產品又沒有適切結構 能夠解決上述問題，此顯然是相關業者急欲解決的問題。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在於提供一種鋼管熱處理線電氣控制裝置，所要解決的技術問題是 實現對設備髙效、可靠、精確的集中控制，同時裝置構成簡單，維護快捷、方便，降低成本。
[0008] 本發明的目的是採用以下技術方案來實現的。本發明提供一種鋼管熱處理線電氣 控制裝置，其包括：傳動控制單元，包括：第一可編程邏輯控制器PLC、變頻器以及編碼器， 所述第一可編程邏輯控制器PLC與所述變頻器、所述編碼器分別連接，所述變頻器、所述編 碼器均與傳動系統的傳動電機連接；液壓控制單元，包括：第二可編程邏輯控制器PLC、軟 啟動器，所述第二可編程邏輯控制器PLC與所述軟啟動器連接，所述第二可編程邏輯控制 器PLC和所述軟啟動器均與液壓系統的液壓電機連接；主控制單元，包括：第三可編程邏輯 控制器PLC、操作臺以及上位機，所述第三可編程邏輯控制器PLC與所述第一可編程邏輯控 制器PLC、所述第二可編程邏輯控制器PLC以及所述操作臺均連接，所述上位機與所述第一 可編程邏輯控制器PLC連接。
[0009] 本發明的目的還可採用以下技術措施進一步實現。
[0010] 較佳的，前述的鋼管熱處理線電氣控制裝置，其中所述上位機與所述第一可編程 邏輯控制器PLC之間通過乙太網連接。
[0011] 較佳的，前述的鋼管熱處理線電氣控制裝置，其中所述第一可編程邏輯控制器 PLC與所述編碼器之間、所述第一可編程邏輯控制器PLC與所述變頻器之間均通過PROF I BUS-DP網絡連接。
[0012] 較佳的，前述的鋼管熱處理線電氣控制裝置，其中所述第三可編程邏輯控制器PLC 與所述第一可編程邏輯控制器PLC之間、所述第三可編程邏輯控制器PLC與所述第二可編 程邏輯控制器PLC之間均採用PROF I BUS-DP網絡連接。
[0013] 藉由上述技術方案，本發明一種鋼管熱處理線電氣控制裝置至少具有下列優點及 有益效果：
[0014] (1)實現對設備的集中控制，信息傳輸方式穩定；
[0015] (2)環形通訊方式使控制更加高效、可靠；
[0016] (3)驅動部分配合編碼器實現閉環控制使控制更加精確；
[0017] (4)整套設備操作簡易，功能全面，系統構成簡單，減少了電纜的敷設，維護快捷、 方便，降低了成本。
[0018] 上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段， 而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠 更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發明的連接示意圖，其中，虛線部分並不包括在本發明之內，只是為了方 便理解而增加的示意連接。
[0020] 【主要元件符號說明】
[0021] 1 :變頻器 2 :第一可編程邏輯控制器PLC
[0022] 3:軟啟動器 4:第二可編程邏輯控制器PLC
[0023] 5 :上位機 6 :操作臺
[0024] 7 :第三可編程邏輯控制器PLC 8 :編碼器
[0025] 9:傳動電機 10:液壓電機
【具體實施方式】
[0026]為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結 合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的一種鋼管熱處理線電氣控制裝置的具體實施方 式、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。
[0027] 本發明的鋼管熱處理線電氣控制裝置是以進口電氣元件為基礎，改進了內部硬體 控制方式，整套設備由原進口設備的繼電控制改為米用可編程序控制器控制。該裝置如附· 圖1所示，其中，虛線部分並不包括在本發之內，只是為了方便理解而增加的示意連接。
[0028] 請參閱圖1，本發明的鋼管熱處理線電氣控制裝置包括：變頻器1、第一可編程邏 輯控制器PLC2、軟啟動器3、第二可編程邏輯控制器PLC4、上位機5、操作臺6、第三可編程邏 輯控制器PLC7以及編碼器8。
[0029]變頻器1與第一可編程邏輯控制器PLC2之間通過PROF I BUS-DP網絡連接，變頻 器1還與整套設備中的傳動系統的傳動電機9連接，主要負責傳動電機9驅動功能，並接受 現場編碼器 8的信號，實現精確多功能定位。變頻器丨可採用西門子公司的工程型矢量變 頻器6SE7〇驅動電機，6SE70變頻器功能強大，不僅具備精確的矢量計算，還具有靈活的編 程功能，使控制更加的靈活可靠。
[0030]第一可編程邏輯控制器PLC2除了與變頻器1連接之外，還與編碼器8、第三可編程 邏輯控制器PLC：7分別通過prof IBUS-Dp網絡連接。主要用於採集變頻器！所控制的傳動 電機9的實際運行速度，設定變頻器1的頻率，採集設備的溫度和壓力信號等。
[0031]編碼器了與第一可編程邏輯控制器PLC2連接之外，還與傳動控制單元的傳動 電機9連接，用於採集傳動電機9運行的速度數據，並通過第一可編程邏輯控制器PLC2計 算和-定後控制變頻器1，使變頻器1控制更加精確可靠。編碼器 9主要作為信號採集和反 饋的元件使傳動電機9的速度控制形成閉環。
[0032] 上彳兄機5與第一可編程邏輯控制器PLC2之間採用Ethernet乙太網連接，上位機 5是對整個設備工藝數據、設備狀態、變量記錄、報警記錄等工藝過程進行監視和控制。上 位機可採用西門子WINCC軟體，既能對設備工藝參數的監控和給定，還可以實時監控到設 備的運行和故障報警情況，減少了操作人員的數量，以及設備的維護更加方便快捷，節省成 本。
[0033]操作臺6與第三可編程邏輯控制器PLC7連接，操作臺6上的按鈕控制整個設備的 啟停，利用操作臺6上設置的指示燈顯示設備的運行狀態和故障狀態。
[0034]第三可編程邏輯控制器PLC7除了與操作臺6連接以外，還分別與第一可編程邏輯 控制器PLC2和第二可編程邏輯控制器PLC4之間形成PROF I BUS-DP網絡。第三可編程邏 輯控制器PLC7主要負責用於操作臺6上按鈕和指示燈數據的採集和控制，來啟停整套設 備，以及顯示設備運行狀態和故障狀態。
[0035]軟啟動器3與第二可編程邏輯控制器PLC4連接，其中，軟啟動器3與第二可編程 邏輯控制器PLC4均與液壓系統的液壓電機10連接，主要用於控制液壓電機10啟動過程中 減少對電網的衝擊。
[0036]第二可編程邏輯控制器PLC4除了與軟啟動器3連接之外，還與第三可編程邏輯控 制器PLC7之間通過PROF I BUS-DP網絡連接。第二可編程邏輯控制器PLC4主要控制液壓 系統的液壓電機10以及閥門的動作，還要對液壓系統工藝數據的採集和記錄，例如電機的 啟停和液壓系統油溫，油量以及油壓等數據的採集和記錄。
[0037]整套控制裝置各個可編程邏輯控制器PLC(即第一可編程邏輯控制器PLC2、第二 可編程邏輯控制器PLC4以及第三可編程邏輯控制器PLC7)均可採用西門子公司S7-300系 列的可編程邏輯控制器PLC完成信號採集與處理，並通過PROF I BUS-DP及工業乙太網對 各組控制單元之間進行連接，形成網絡，以實現對設備的集中控制，從而保證設備之間的通 信安全更加可靠，減少電纜的衍射。
[0038]根據以上所述，整套控制裝置可分為三個控制單元：傳動控制單元、液壓控制單元 以及主控制單元，整套控制裝置用於控制整個設備的兩個系統：傳動系統和液壓系統。其 中，上述的變頻器1、第一可編程邏輯控制器PLC2以及編碼器8屬於傳動控制單元，具體 可以表現為傳動控制櫃的形式，其安裝在配電間，用於控制傳動系統，主要負責傳動系統中 動力驅動，控制鋼管的行走和鋼管的轉移、信號檢測及傳輸等功能，並接受現場編碼器8信 號，實現精確多功能定位；上述的軟啟動器3和第二可編程邏輯控制器 PLC4屬於液壓控制 單元，具體可以表現為液壓控制櫃的形式，其安裝在液壓系統旁邊，用於控制液壓系統，主 要負責液壓系統中的上料裝置的伸出和收回，一次和二次冷床的行走和踏步，斜蓖條的伸 出和收回，以實現對鋼管的冷卻和傳送；上述的上位機5、操作臺6以及第三可編程邏輯控 制器PLC 7屬於主控制單元，具體可以表現為主控制櫃的形式，主要負責對整個設備運行情 況和工藝情況實現集中控制。
[0039]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖 然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人 員，在不脫離本發明技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾 為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質 對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1· 一種鋼管熱處理線電氣控制裝置，其特徵在於包括： 傳動控制單元，包括：第一可編程邏輯控制器PLC、變頻器以及編碼器，所述第一可編 程邏輯控制器PLC與所述變頻器、所述編碼器分別連接，所述變頻器、所述編碼器均與傳動 系統的傳動電機連接； 液壓控制單元，包括：第二可編程邏輯控制器PLC、軟啟動器，所述第二可編程邏輯控 制器PLC與所述軟啟動器連接，所述第二可編程邏輯控制器PLC和所述軟啟動器均與液壓 系統的液壓電機連接； 主控制單元，包括：第三可編程邏輯控制器PLC、操作臺以及上位機，所述第三可編程 邏輯控制器PLC與所述第一可編程邏輯控制器PLC、所述第二可編程邏輯控制器PLC以及所 述操作臺均連接，所述上位機與所述第一可編程邏輯控制器 PLC連接。
2. 根據權利要求1所述的鋼管熱處理線電氣控制裝置，其特徵在於：所述上位機與所 述第一可編程邏輯控制器PLC之間通過乙太網連接。
3. 根據權利要求1所述的鋼管熱處理線電氣控制裝置，其特徵在於：所述第一可編程 邏輯控制器PM與所述編碼器之間、所述第一可編程邏輯控制器 PLC與所述變頻器之間均 通過PROF I BUS-DP網絡連接。 4豐艮又利要求1所述的鋼管熱處理線電氣控制裝置，其特徵在於：所述第三可編程 邏輯控制器PLC與所述第-可編程邏輯控制器PLC之間、所述第三可編程邏輯1控制器PLC 與所^第二可編程邏輯控制器PLC之間均採用PR〇F 1 BUS_DP網絡連接。
【文檔編號】G05B19/418GK104216385SQ201410495912
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月24日 優先權日:2014年9月24日
【發明者】胡洛夷, 趙利 申請人:洛陽新思路電氣股份有限公司