CN103691743A - 一种热轧无缝钢管生产线用脱管前辊道自动调整系统 - Google Patents

一种热轧无缝钢管生产线用脱管前辊道自动调整系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种热轧无缝钢管生产线用脱管前辊道自动调整系统。本系统包括相连接的液压缸、曲柄装置和脱辊套件，还包括控制部分，液压缸尾部固定有位移传感器，在液压缸的油口处连接有比例换向阀；控制部分包括中央处理单元、电源处理电路、可编程逻辑存储器、zigbee无线通讯电路及比例换向阀驱动控制电路。由于本系统简化了结构，重新设计了系统的控制部分，从而解决了现有系统存在的脱管辊道高度不能自动调整，制约着后续的生产，严重影响生产效率的问题。本设计具有便于安装与维护，调整简单、快捷，而且使用寿命长等优点。

Description

一种热轧无缝钢管生产线用脱管前辊道自动调整系统
技术领域
本发明涉及无缝钢管热轧生产线，特别涉及一种热轧无缝钢管生产线用脱管前辊道自动调整系统。
背景技术
随着市场竞争的日益激烈，产品的种类也逐渐增多，每生产不同批次的无缝钢管类型，就需要重新调整一次脱管辊道高度，而调整脱管辊道高度就需要设备停止运转，并逐个进行测量调整，造成停机时间大幅度增加，给后续生产带来了很大的障碍，最终导致无法适应现代化的生产模式需求。另外，由于脱管前辊道处于连轧机与脱管机之间，工业现场冷却水较多，系统中的电机减速机经常发生电机接地的现象，导致电机减速机无法正常工作，造成脱管辊道高度不能自动调整，经常需要动用人力进行手动调整，严重制约着后续的生产，进而影响生产效率。
发明内容
鉴于上述现有技术存在的问题，根据生产线实际生产需要，本发明提供一种热轧无缝钢管生产线用脱管前辊道自动调整系统。本系统结构是对现有的单独式调整升降结构脱管前辊道系统进行的改进，为克服现有技术存在的问题，去除原有结构中螺旋升降机和电机减速机两部分，通过在液压缸上安装位移传感器和比例换向阀，并重新设计系统的控制部分，使脱管前辊道系统达到自动调整的目的。
本发明采取的技术方案是：一种热轧无缝钢管生产线用脱管前辊道自动调整系统，包括相连接的液压缸、曲柄装置和脱辊套件，还包括控制部分，其特征在于，在所述的液压缸尾部固定有位移传感器，在液压缸的油口处连接有比例换向阀；所述的控制部分包括中央处理单元、电源处理电路、可编程逻辑存储器、zigbee无线通讯电路及比例换向阀驱动控制电路，其中，电源处理电路分别与可编程逻辑存储器、中央处理单元、比例换向阀驱动控制电路及比例换向阀单向连接，位移传感器、可编程逻辑存储器、中央处理单元、比例换向阀驱动控制电路及比例换向阀依次单向连接，中央处理单元与zigbee无线通讯电路双向连接。
本发明控制部分各芯片功能：
1、ATMEGA8（中央处理单元）：用于集成微处理器、无线通讯模块以及可编程I/O等；
2、LM2575（电源处理电路）：用于电压滤波稳压；
3、Atmel24c02（可编程逻辑存储器）：为串口通讯模块，用于存储位移传感器传送给微处理器的信息；
4、AAT4285（比例换向阀驱动控制电路）：作为高压侧负载开关，通过驱动电路来控制比例换向阀的通断。
 5、CC2530、PA-1605H（zigbee位移传感器无线通讯电路）：进行串口数据通讯，串口转zigbee无线通讯协议。
本发明所产生的有益效果是：由于本系统简化了结构，重新设计了系统的控制部分，从而解决了现有系统存在的脱管辊道高度不能自动调整，制约着后续的生产，严重影响生产效率的问题。本设计具有便于安装与维护，调整简单、快捷，而且使用寿命长等优点。仅需在操控室设置不同管型的参数即可调整脱管辊道高度。
附图说明
图1是本发明的电路原理框图；
图2是本发明的电源处理电路原理图；
图3是本发明的可编程逻辑存储器电路原理图；
图4是本发明的比例换向阀驱动控制电路原理图；
图5是本发明的zigbee无线通讯电路原理图；
图6是本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明：
参照图6，本系统包括相连接的液压缸1、曲柄装置2和脱辊套件3，在液压缸1尾部通过螺纹扣固定有位移传感器4，在液压缸1的油口6处通过管线连接有比例换向阀5。
参照图1，本发明的控制部分包括中央处理单元、电源处理电路、可编程逻辑存储器、zigbee无线通讯电路及比例换向阀驱动控制电路，其中，控制系统通过电源处理电路连接直流电源，电源处理电路分别与可编程逻辑存储器、中央处理单元、比例换向阀驱动控制电路及比例换向阀单向连接，位移传感器、可编程逻辑存储器、中央处理单元、比例换向阀驱动控制电路及比例换向阀依次单向连接，中央处理单元与zigbee无线通讯电路双向连接。 
参照图2，本发明的中央处理单元采用ATMEGA8芯片，电源处理电路采用LM2575芯片，LM2575芯片的1脚与电容C9的一端连接后接24V电压， LM2575芯片的4脚接电容C8的一端、电感L1的一端与ATMEGA8芯片的4脚及发光二极管D4的正极连接后接VCC端，LM2575芯片的2脚接电感L1的另一端及二极管D3的负极，二极管D4的负极与电阻R5的一端连接，R5的另一端与电容C8的另一端、电容C9的另一端、二极管D3的正极、LM2575芯片的3脚及5脚连接后接地。  
参照图3，本发明的可编程逻辑存储器采用Atmel24c02芯片，Atmel24c02芯片的A0脚、A1脚及A2脚分别连接接插件J1的3、2、1端口，Atmel24c02芯片的GND脚与WP脚连接后接GND端，Atmel24c02芯片的SCL脚连接电阻R2的一端及中央处理单元ATMEGA8芯片的27脚，Atmel24c02芯片的SDA脚连接电阻R1的一端及中央处理单元ATMEGA8芯片28脚，电阻R1的另一端与电阻R2的另一端连接后接VCC端。
参照图4，本发明的比例换向阀驱动控制电路采用AAT4285芯片，AAT4285芯片的1脚与2脚连接后接12V电压、二极管D2的负极及电解电容C2的正极，二极管D2的正极与电解电容C2的负极连接后接地，AAT4285芯片的4脚与电阻R4的一端连接后接中央处理单元ATMEGA8芯片的14脚及电阻R3的一端，电阻R3的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极与二极管D1的正极连接后接VCC端，三极管Q1的发射极与二极管D1的负极连接后接地，电阻R4的另一端与AAT4285芯片的5脚、6脚、7脚、8脚及电容C1的一端连接，电容C1的另一端与AAT4285芯片的3脚连接后接比例换向阀。
参照图5，本发明的zigbee无线通讯电路CC2530芯片的17脚接中央处理单元ATMEGA8芯片的31脚，CC2530芯片的16脚接ATMEGA8芯片的30脚，CC2530芯片的41脚与ATMEGA8芯片的3脚相接，两芯片共地，CC2530芯片的10脚与电容C101的一端连接后接VCC3.3V，电容C101的另一端接地，CC2530芯片的39脚与电容C391的一端连接后接VCC3.3V，电容C391的另一端接地，CC2530芯片的21脚与电容C211的一端连接后接VCC3.3V，电容C211的另一端接地，CC2530芯片的24脚与电容C241的一端连接后接VCC3.3V，电容C241的另一端接地，CC2530芯片的27脚、28脚以及29脚与电容C271的一端以及电容C272的一端连接后接VCC3.3V，电容C271的另一端、电容C272的另一端接地，CC2530芯片的31脚与电容C311的一端连接后接VCC3.3V，电容C311的另一端接地，VCC3.3V与电容C312的一端相接，电容C312的另一端接地，VCC3.3V与电感L2的一端相接，电感L2的另一端与VCCIN连接，CC2530芯片的25脚与电容C251的一端相接，电容C251的另一端接电感L252的一端，电感L252的另一端接地，电感L252与电容C254一端之间接电容C252的一端，电容C254的另一端接芯片PA-1605H的4脚，CC2530芯片的26脚与电容C261的一端相接，电容C262的一端分别接电容C261的另一端及电感L261的一端，电感L261的另一端接电容C252的另一端，电容C262的另一端接地，CC2530芯片的32脚与电容C321的一端连接，电容C321的另一端接地，CC2530芯片的33脚与电容C331的一端连接，电容C331的另一端接地，电容C331一端与电容C321一端之间加晶振X2，CC2530芯片的22脚与电容C221的一端连接，电容C221的另一端接地，CC2530芯片的23脚与电容C231的一端连接，电容C231的另一端接地，电容C231一端与电容C221一端之间加晶振X1，CC2530芯片的40脚与电容C401的一端连接，电容C401的另一端接地，CC2530芯片的30脚与电阻R301的一端连接，电阻R301的另一端接地，CC2530芯片的1脚、2脚、3脚、4脚连接后接地，CC2530芯片的36脚与芯片PA-1605H的6脚连接，CC2530芯片的8脚与芯片PA-1605H的5脚连接，芯片PA-1605H的14脚与16脚接VCC3.3V，芯片PA-1605H的1脚、2脚、3脚与17脚接地，芯片PA-1605H的11脚与12脚接地，芯片PA-1605H的8脚与9脚分别单独接地，芯片PA-1605H的10脚接天线接口P3的1脚，天线接口P3的2脚、3脚、4脚与5脚连接后接地。
本发明工作原理：位移传感器4实时监测液压缸1的行程，并通过比例换向阀控制可编程逻辑存储器（Atmel24c02）接收位移传感器4信号并传送给中央处理单元（ATMEGA8）的微处理器，微处理器判断当前检测到的位移值是否符合中控室的设定值，当微处理器判断当前检测到的位移值不符合设定值时进行偏差矫正，中央处理单元（ATMEGA8）的微处理器可将检测到的信号通过串口通讯模块（CC2530）进行数据传输，最终数据通过模块（PA-1605H）进行串口转zigbee无线通讯协议进行数据远传，实现远程集中控制，AAT4285芯片通过驱动电路来控制比例换向阀的开度，从而实现对比例换向阀的自控控制，进而控制液压缸1行程，最终实现对脱管辊道高度的自动调整。

Claims (5)

1.一种热轧无缝钢管生产线用脱管前辊道自动调整系统，包括相连接的液压缸（1）、曲柄装置（2）和脱辊套件（3），还包括控制部分，其特征在于，在所述的液压缸（1）尾部固定有位移传感器（4），在液压缸（1）的油口（6）处连接有比例换向阀（5）；所述的控制部分包括中央处理单元、电源处理电路、可编程逻辑存储器、zigbee无线通讯电路及比例换向阀驱动控制电路，其中，电源处理电路分别与可编程逻辑存储器、中央处理单元、比例换向阀驱动控制电路及比例换向阀单向连接，位移传感器、可编程逻辑存储器、中央处理单元、比例换向阀驱动控制电路及比例换向阀依次单向连接，中央处理单元与zigbee无线通讯电路双向连接。
2.如权利要求1所述的一种热轧无缝钢管生产线用脱管前辊道自动调整系统，其特征在于：所述的中央处理单元采用ATMEGA8芯片，电源处理电路采用LM2575芯片，LM2575芯片的1脚与电容C9的一端连接后接24V电压，LM2575芯片的4脚接电容C8的一端、电感L1的一端与ATMEGA8芯片的4脚及发光二极管D4的正极连接后接VCC端，LM2575芯片的2脚接电感L1的另一端及二极管D3的负极，二极管D4的负极与电阻R5的一端连接，R5的另一端与电容C8的另一端、电容C9的另一端、二极管D3的正极、LM2575芯片的3脚及5脚连接后接地。
3.如权利要求1或权利要求2所述的一种热轧无缝钢管生产线用脱管前辊道自动调整系统，其特征在于，可编程逻辑存储器采用Atmel24c02芯片，Atmel24c02芯片的A0脚、A1脚及A2脚分别连接接插件J1的3、2、1端口，Atmel24c02芯片的GND脚与WP脚连接后接GND端，Atmel24c02芯片的SCL脚连接电阻R2的一端及中央处理单元ATMEGA8芯片的27脚，Atmel24c02芯片的SDA脚连接电阻R1的一端及中央处理单元ATMEGA8芯片28脚，电阻R1的另一端与电阻R2的另一端连接后接VCC端。
4.如权利要求1或权利要求2所述的一种热轧无缝钢管生产线用脱管前辊道自动调整系统，其特征在于，比例换向阀驱动控制电路采用AAT4285芯片，AAT4285芯片的1脚与2脚连接后接12V电压、二极管D2的负极及电解电容C2的正极，二极管D2的正极与电解电容C2的负极连接后接地，AAT4285芯片的4脚与电阻R4的一端连接后接中央处理单元ATMEGA8芯片的14脚及电阻R3的一端，电阻R3的另一端接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极与二极管D1的正极连接后接VCC端，三极管Q1的发射极与二极管D1的负极连接后接地，电阻R4的另一端与AAT4285芯片的5脚、6脚、7脚、8脚及电容C1的一端连接，电容C1的另一端与AAT4285芯片的3脚连接后接比例换向阀。
5.如权利要求1或权利要求2所述的一种热轧无缝钢管生产线用脱管前辊道自动调整系统，其特征在于，zigbee无线通讯电路采用CC2530芯片以及PA-1605H芯片， CC2530芯片的17脚接中央处理单元ATMEGA8芯片的31脚，CC2530芯片的16脚接ATMEGA8芯片的30脚，CC2530芯片的41脚与ATMEGA8芯片的3脚相接，两芯片共地，CC2530芯片的10脚与电容C101的一端连接后接VCC3.3V，电容C101的另一端接地，CC2530芯片的39脚与电容C391的一端连接后接VCC3.3V，电容C391的另一端接地，CC2530芯片的21脚与电容C211的一端连接后接VCC3.3V，电容C211的另一端接地，CC2530芯片的24脚与电容C241的一端连接后接VCC3.3V，电容C241的另一端接地，CC2530芯片的27脚、28脚以及29脚与电容C271的一端以及电容C272的一端连接后接VCC3.3V，电容C271的另一端、电容C272的另一端接地，CC2530芯片的31脚与电容C311的一端连接后接VCC3.3V，电容C311的另一端接地，VCC3.3V与电容C312的一端相接，电容C312的另一端接地，VCC3.3V与电感L2的一端相接，电感L2的另一端与VCCIN连接，CC2530芯片的25脚与电容C251的一端相接，电容C251的另一端接电感L252的一端，电感L252的另一端接地，电感L252与电容C254一端之间接电容C252的一端，电容C254的另一端接芯片PA-1605H的4脚，CC2530芯片的26脚与电容C261的一端相接，电容C262的一端分别接电容C261的另一端及电感L261的一端，电感L261的另一端接电容C252的另一端，电容C262的另一端接地，CC2530芯片的32脚与电容C321的一端连接，电容C321的另一端接地，CC2530芯片的33脚与电容C331的一端连接，电容C331的另一端接地，电容C331一端与电容C321一端之间加晶振X2，CC2530芯片的22脚与电容C221的一端连接，电容C221的另一端接地，CC2530芯片的23脚与电容C231的一端连接，电容C231的另一端接地，电容C231一端与电容C221一端之间加晶振X1，CC2530芯片的40脚与电容C401的一端连接，电容C401的另一端接地，CC2530芯片的30脚与电阻R301的一端连接，电阻R301的另一端接地，CC2530芯片的1脚、2脚、3脚、4脚连接后接地，CC2530芯片的36脚与芯片PA-1605H的6脚连接，CC2530芯片的8脚与芯片PA-1605H的5脚连接，芯片PA-1605H的14脚与16脚接VCC3.3V，芯片PA-1605H的1脚、2脚、3脚与17脚接地，芯片PA-1605H的11脚与12脚接地，芯片PA-1605H的8脚与9脚分别单独接地，芯片PA-1605H的10脚接天线接口P3的1脚，天线接口P3的2脚、3脚、4脚与5脚连接后接地。
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