CN103885431A - 一种制造轧制成型翅片管的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制造轧制成型翅片管的控制系统，包括全线工作循环控制单元，用于控制制造轧制成型翅片管的生产设备和辅助设备进行工作；工作状态监视单元，用于对所述生产设备和所述辅助设备进行状态监视；故障寻检单元，用于检测所述生产设备和所述辅助设备的故障；故障部位显示与报警单元，用于所述生产设备或所述辅助设备的故障进行显示和报警。轧制生产自动控制，生产效率大幅提高，节奏均匀，产品生产质量的一致性得到保证，废品率大幅下降。

Description

一种制造轧制成型翅片管的控制系统

技术领域

本发明涉及自动化控制领域，尤其涉及一种制造轧制成型翅片管的控制系统。

背景技术

由于气、液之间热物理性能的巨大差异，工程上普遍采用翅片管作为“气—液”间热交换的基本换热元件。其中轧制翅片管结构简单，材料消耗少，适合大量生产，适用于大中型换热器的制造。

随着空调、制冷企业的发展，对翅片管的需求日益增加，作为生产翅片管的专用设备，翅片管生产线的性能和各项参数都得到了很大提高，但具有控制系统的翅片管的自动设备研制工作仍是一项具有很大开发潜力的项目。

过去轧制技术不够成熟，难以满足翅片管轧制的质量和技术要求，用户宁愿舍弃高翅管而沿用绕片管和套片管，但传热效率、使用年限、传热性能及稳定性方面与轧制翅片管相比还有差距。因此，业内对滚轧式翅片管研制开发的步伐一直都没有停止过。到目前为止，国内在轧制工艺的完善、轧制设备的创新方面已取得了明显的突破，使冷轧整体翅片管在制冷、石化、动力、采暖、烘干等行业的应用已经被越来越多的企业重视，也预示了其大有超越套片式和绕片式翅片管的趋势。

由于国内机械自动化制造技术发展迅速，积极采用新工艺、新方法，大力推行技术创新、技术进步，使得辊轧式翅片管的轧制设备得到了改进和更新，已经趋于完善。事实上，对铜管、铝管及铜铝复合管而言，在现阶段滚轧加工比套片及绕片而成的翅片管具有使用寿命长、换热效率更高等优势。但辊轧式翅片管的轧制设备在自动化、智能化方面还有很大不足。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种制造轧制成型翅片管的控制系统，实现系统的自动化控制。

本发明实施例的目的是通过以下技术方案实现的：

一种制造轧制成型翅片管的控制系统，包括：

全线工作循环控制单元，用于控制制造轧制成型翅片管的生产设备和辅助设备进行工作；

工作状态监视单元，用于对所述生产设备和所述辅助设备进行运行状态是否正常的监视；

故障寻检单元，用于检测所述生产设备和所述辅助设备的故障；

故障部位显示与报警单元，用于对所述生产设备或所述辅助设备的故障进行显示和报警。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，轧制生产自动控制，生产效率大幅提高，节奏均匀，产品生产质量的一致性得到保证，废品率大幅下降。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统构成示意图；

图2为本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统生产工艺流程图；

图3为本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统FX2N-32MR-001型PLC接线端子图；

图4为本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统FX2N-32MR-001型PLC与继电器接线图；

图5本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统上料控制示意图；

图6本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统切割控制示意图；

图7本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统整形矫直控制示意图；

图8本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统倒角控制示意图；

图9本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统抛光控制示意图；

图10本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统穿管控制示意图；

图11本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统轧制成型控制示意图；

图12本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统下料控制示意图；

图13本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统清洗控制示意图；

图14本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统修型、检验控制示意图；

图15本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统包装控制示意图；

图16本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统检测器声光报警控制示意图；

图17本发明实施例提供的制造轧制成型翅片管的控制系统PLC控制轧制成型翅片管生产过程梯形图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种制造轧制成型翅片管的控制系统，包括全线工作循环控制单元11，与全线工作循环控制单元11连接的工作状态监视单元12，与工作状态监视单元12连接的故障寻检单元13，与故障寻检单元13连接的故障部位显示与报警单元14：

全线工作循环控制单元11，用于控制制造轧制成型翅片管的生产设备和辅助设备进行工作；

工作状态监视单元12，用于对所述生产设备和所述辅助设备进行运行状态是否正常的监视；

故障寻检单元13，用于检测所述生产设备和所述辅助设备的故障；

故障部位显示与报警单元14，用于对所述生产设备或所述辅助设备的故障进行显示和报警。

由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，可以实现自动生产或手控功能的轧制成型翅片管生产。

轧制生产自动控制，生产效率大幅提高，节奏均匀，产品生产质量的一致性得到保证，废品率大幅下降。

具体的，翅片管可以如螺旋翅片管，但不受此限制。

具体的，所述生产设备，可以包括机械加工设备、专用自动测量装置以及辅助生产设备：

所述机械加工设备可以包括：动力传递与轧制成型设备、刀具组对中调试机构、侧隙调试机构、压力调试机构、螺旋角调试机构、润滑剂粘度与温度调节装置；

所述专用自动测量装置可以包括测量扎辊顶隙测量装置、侧隙测量测量装置与转速测量装置；

所述辅助生产设备可以包括：整形装置、切割装置、倒角装置、抛光装置、穿管装置、碱液温控装置、清洗装置、冲洗装置、修型装置、检验装置、分类装置、包装装置、物料和产品自动引导小车；

所述辅助设备可以包括贮料库、上下料机械手、工件转位与搬运机械手，以及工件自动输送设备。

具体的，可以参考现有技术理解生产设备和辅助设备。

进一步的，全线工作循环控制单元11，还可以用于对轧制成型设备的控制参数的设定，刀具组对中参数和侧隙的检测与控制、压力与螺旋角的检测与控制、润滑剂粘度与温度的检测与控制。

具体的，本发明控制系统主要实现以可编程控制系统PLC为主控制器的金属复合翅片管智能化自动生产线的智能控制，通过智能传感器、智能识别系统、在线检测装置等，实现轧制成型过程的控制。

具体实现，本发明实施例制造轧制成型翅片管的控制系统，以PLC（ProgrammableLogic Controller，可编程逻辑控制器）为主控制器。全线工作循环控制单元11、工作状态监视单元12、故障寻检单元13以及故障部位显示与报警单元14由PLC实现，所述PLC的I/O输入/输出接口：

PLC的输入接口x000：故障检测器；

PLC的输入接口X001：上料限位开关，对应的，PLC的输出接口Y001：上料液压缸动作；

PLC的输入接口X002：机械手抓，对应的，PLC的输出接口Y002：切割机工作；

PLC的输入接口X003：管材矫直机开关，对应的，PLC的输出接口Y003：管材矫直机矫直管材；

PLC的输入接口X004：倒角机光电开关，对应的，PLC的输出接口Y004：倒角机工作；

PLC的输入接口X005：轮组光电开关，对应的，PLC的输出接口Y005：轮组工作；

PLC的输入接口X006：滚轮电机开关，对应的，PLC的输出接口Y006：滚轮旋转；

PLC的输入接口x007：故障检测器；

PLC的输入接口X010：轧辊刀组电机开关，对应的，PLC的输出接口Y010：轧辊刀轧制；

PLC的输入接口X011：升降液压缸，对应的，PLC的输出接口Y011：下料；

PLC的输入接口X012：清洗机器人，对应的，PLC的输出接口Y012：机器人清洗；

PLC的输入接口X013：修型、检测设备开关，对应的，PLC的输出接口Y013：修型、检验；

PLC的输入接口X014：机械手，对应的，PLC的输出接口Y014：包装；

PLC的输入接口X015：检测器，对应的，PLC的输出接口Y015：检测器声光警报；

PLC的输入接口X016：急停，对应的，PLC的输出接口Y016：停止；

PLC的输入接口x017：检测器。

其中，输入接口x015、输入接口x016，输出接口y16用于全线工作循环控制单元。

输入接口x011、输入接口x001、输入接口x005、输入接口x004，输出接口y001-y014用于工作状态监视单元。

输入接口x000、输入接口x007，输出接口y016用于故障寻检单元。

输入接口x017、输出接口y015用于故障部位显示与报警单元。

其中，所述PLC的输入接口与输出接口的对应关系为静态配置。

所述PLC的输入接口与输入信号对应，PLC的输出接口与输出控制对应。

可选的，所述PLC为FX2N-32MR-001型。

也即PLC的I/O接口的一般输入点与输入信号、输出点与输出控制是一一对应的。分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号FX2N型PLC的输入/输出通道号采用自由配置、固定通道方式。输入输出继电器可自由选择，与输入点对应的即为输入继电器，与输出点对应的即为输出继电器。

本发明实施例制造轧制成型翅片管的控制系统，具有如下优点：

轧制生产自动控制，生产效率大幅提高，节奏均匀。

产品生产质量的一致性得到保证，废品率大幅下降。

原轧制成型螺旋翅片管每条生产线需要5人，现在只需1人，大幅节约人工及成本。

大幅减少了机器对操作人员的伤害。

同时，本发明实施例制造轧制成型翅片管的控制系统，可推广到类似生产线的自动控制。

下面，具体说明本发明实施例制造轧制成型翅片管的控制系统：

对轧制成形翅片管的制造过程包括上料、切割、整形矫直、下料、倒角、抛光、穿管、轧制成型、清洗、修型、包装进行设备的选型，同时采用PLC控制使其可以实现自动生产、手控等功能。

由图2、图17示出翅片管生产工艺流程，轧制翅片管生产线主要包括：

自动装料211、自动出料212、抛光213、矫直214、定尺下料215、外倒角216、钢管内穿铝管定位217、铝管自动装料221、铝管自动出料222、矫直223、定尺下料224、外倒角225、翅片轧制成型机组21、粗洗22、精洗23、修型24、检验25、包装26等制造工艺过程。

由图3、图4示出本发明实施例控制系统主要实现以可编程控制系统PLC为主控制器的金属复合翅片管智能化自动生产线的智能控制，通过智能传感器、智能识别系统、在线检测装置等，实现轧制成型过程的控制参数的设定与优化，刀具组对中参数和侧隙的检测与控制、压力与螺旋角的检测与控制、润滑剂粘度与温度的检测与控制。

本发明实施例控制系统选用FX2N-32MR-001型PLC进行控制。

本发明实施例控制系统轧制翅片管I/O接口的一般输入点与输入信号、输出点与输出控制是一一对应的。分配好后，按系统配置的通道与接点号，分配给每一个输入信号和输出信号，即进行编号FX2N型PLC的输入/输出通道号采用自由配置、固定通道方式。输入输出继电器可自由选择，与输入点对应的即为输入继电器，与输出点对应的即为输出继电器，轧制翅片管I/O接口分配见表1：

表1轧制翅片管I/O接口

由图4所示输出继电器：

R1：上料电磁阀；

R2：机械手工作；

R3：管材矫直机工作；

R4：倒角机工作；

R5：轮组工作；

R6：滚轮旋转；

R7：轧辊刀轧制；

R8：下料电磁阀；

R9：机器人清洗；

R10：修型、检验；

R11：包装；

R12；检测其声光警报；

R13；急停。

本发明实施例控制系统具体过程如下：

1、上料控制：

如图5，51、上料限位开关打开；

52、液压缸动作；

53、触动行程开关；

54、电磁阀启动；

55、电磁阀挡管挡住后面钢管；

56、电磁阀挡管机构回到原位。

具体的，第一根钢管进入摆轮的凹槽内，摆动液压缸拉动摆轮继续转动，而摆轮第一凹槽后面是一段不变曲率半径部分，而其等曲率半径的弧形面正好与后面钢管发生相对滑动，挡住第二根钢管；当摆轮的第二个凹槽转到第二根钢管所在位置时，第二根钢管进入摆轮的凹槽，摆轮的弧形面就能挡住后一根钢管下来，摆轮将所需的两根钢管送到上料地点后，同时摆轮液压缸运动到极限位子，触动行程开关，电磁阀启动，带动电磁阀挡管机构挡住后面钢管的运动；同时升降液压缸和浮动支承托架(上下半圆扣环组成)开始工作，将钢管升到加工位置，摆轮在摆轮液压缸的带动下回到起始位置时(防止摆轮在回程时被钢管卡住)；电磁阀挡管机构回到原位，钢管此时可以自由下落，第二次送料开始。

上料时打开上料限位开关，2根钢管落入凸轮中，然后液压缸带动凸轮转动到极限位置后触动行程开关。电磁阀启动，电磁阀挡管挡住后边的钢管，电磁阀挡管回到原位完成一次上料。

2、切割控制：

如图6，61、控制机械手抓；

62、将钢管放置MC-275AC型半自动切割机上；

63、管材进给；

64、管材夹持；

65、管材锯切。

具体的，通过电机带动皮带传动将管材传送，上料的管材一般为5-10米，采用PLC控制机械手将管材从传送带放置MC-275AC型半自动切割机上，通过PLC控制将管材进给、夹持、锯切。

开关打开，机械手开始抓管材并将管材放置到MC-275AC型半自动切割机上然后完成管材的进给、夹持、锯切等动作完成切割。

3、整形矫直：

如图7，71、是否到位；

72、整形矫直；

73、送出；

74、停止。

具体的，管材的主要缺陷是纵向弯曲，横断面的椭圆度，以及非圆管材的扭曲。为了消除这些缺陷，采用管材矫直机。利用多次弹一塑性纵向弯曲或拉伸来纠正管材和圆材的纵向弯曲。用弹一塑性扭转来纠正扭曲的管材。有时，使扭转及拉伸联合起来对管材进行矫直。

开关打开，光电开关检测管材是否到位，到位管材矫直机后进行整形矫直然后将矫直后的管材送出，完成管材的整形、矫直。

4、倒角控制：

如图8，81、定位；

82、倒角机工作；

83、完成；

84、停止。

具体的，采用PLC控制台式复合倒角机对管材进行倒角，可以保证尺寸的准确、管材的光滑且生产效率高。该机器重量轻、操作方便、能有效地进行直线、不规则曲线倒角的切削，节省工艺装卡时间，动力强劲。

开关打开，采用光电开关定位，到达指定位置后倒角机开始工作然后完成管材的倒角并送出。

5、抛光控制：

如图9，91、光电开关检测位置；

92、托管轮带动旋转前进；

93、光轮压紧方向旋转抛光

94、停止。

具体的，采用光电开关定位，由抛光轮组、托管轮组、压紧轮组和电传动系统组成。工件输送进入托管轮、压紧轮后由托管轮带动旋转前进，抛光轮压紧方向旋转抛光，托管轮为双交叉曲辊自动调距、转速。

开关打开，光电开关检测位置，到位后托管轮组带动管材旋转前进，光轮压紧方向旋转抛光，完成管材抛光。

6、穿管控制：

如图10，101、挡块挡住铝管；

102、滚轮固定并带动钢管穿管；

103、挡块挡住钢管穿管完成；

104、停止。

具体的，材料为钢或铜的基管从铝管穿入定位：穿入长度0.5--10m，过渡配合0.6--0.8mm。穿入定位精度0.5mm。采用挡板、滚轮对铝管进行定位，钢管穿管。

开关打开，钢管传送到位后由滚轮进行定位同时挡块挡住铝管外圆，由电机带动滚轮向右旋转此时滚轮被带动向左旋转，然后钢管从铝管穿出到达挡块后停止，完成穿管。

7、轧制成型控制：

如图11，111、双层管道来料传送；

112、来料是否定位；来料定位，进入113；

113、启动轧机轧制成型；

114、轧制是否完毕；114轧制完毕，进入115；

115：传输线送冲洗池。

具体的，复合基管进入后由定位器精确定位轧刀组径向交点中心、基管余量、铝翅片材料延伸量、定位轧制翅片高度，为防止铝材料向后延伸，基管卡槽始终顶在延伸基管上，当轧制成型时，拖管架双向旋转并延主机轴向前进，拖管架将轧制管到达定位位置分离，完成一次轧制工程。

开关打开，定位器定位，刀具带动管材转动成型然后托管架将轧制翅片管到达定位位置分离，轧制完成。

8、下料控制：

如图12，121、液压缸下降；

122、翅片管重下料体下滑；

123、传送带把翅片管送出；

停止。

具体的，下料机构只起到对管料的支撑和传送作用，采用倾斜的下料板使管材落入下料槽中，再通过下料槽中的传送带传送出去即可，控制升降液压缸完成下料。

9、清洗控制：

如图13，131、定位；

132、机器人将翅片管放入清洗池中；

133、机器人清洗翅片管；

134、机器人取出翅片管。

具体的，轧机在完成翅片管轧制后，翅片管由机器人辅助脱离主机，进入清洗工序。

开关打开，对翅片管定位后由机器人将翅片管放入清洗池中，先粗洗再精洗，然后取出完成翅片管清洗。

10、修型、检验控制：

如图14，141、夹紧翅片管两个端口；

142、专用修型刀具修型；

143、检测装置检测。

具体的，自动控制修型和检测设备转速（0-80n/r），自动夹紧翅片管两个端口，同时提供长管中间多点支撑的功能。专用修型刀具和检测装置在翅片管旋转的过程中完成修型和检测，以检验产品质量是否合格。

11、包装控制：

如图15，151、机械手将翅片管放在专用箱支座上；

152、包装；

153、运输。

具体的，包装自动化由机械手完成6米以上翅片管的抓取，放在专用箱内支座上，并固定。

开关打开，机械手将翅片管抓起然后放在专用箱支座上，完成翅片管的包装后送出。

12、检测器声光报警控制：

如图16，161、检测器检测需要定位的单元定位是否准确；

162、准确继续运转；

163、不准确警报灯亮。

具体的，检测管材位是否准确，如有误差警报灯亮。

由光电开关检测管材是否到位，出现问题警报灯亮，没出现问题生产线继续工作。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种制造轧制成型翅片管的控制系统，其特征在于，包括：

全线工作循环控制单元，用于控制制造轧制成型翅片管的生产设备和辅助设备进行工作；

工作状态监视单元，用于对所述生产设备和所述辅助设备进行运行状态是否正常的监视；

故障寻检单元，用于检测所述生产设备和所述辅助设备的故障；

故障部位显示与报警单元，用于对所述生产设备或所述辅助设备的故障进行显示和报警。

2.根据权利要求1所述的制造轧制成型翅片管的控制系统，其特征在于，所述生产设备，包括机械加工设备、专用自动测量装置以及辅助生产设备：

所述机械加工设备包括：动力传递与轧制成型设备、刀具组对中调试机构、侧隙调试机构、压力调试机构、螺旋角调试机构、润滑剂粘度与温度调节装置；

所述专用自动测量装置包括测量扎辊顶隙测量装置、侧隙测量测量装置与转速测量装置；

所述辅助生产设备包括：整形装置、切割装置、倒角装置、抛光装置、穿管装置、碱液温控装置、清洗装置、冲洗装置、修型装置、检验装置、分类装置、包装装置、物料和产品自动引导小车；

所述辅助设备，包括贮料库、上下料机械手、工件转位与搬运机械手，以及工件自动输送设备。

3.根据权利要求1所述的制造轧制成型翅片管的控制系统，其特征在于，所述全线工作循环控制单元、所述工作状态监视单元、所述故障寻检单元以及所述故障部位显示与报警单元由PLC可编程逻辑控制器实现，所述PLC的I/O输入/输出接口：

PLC的输入接口X001：上料限位开关，对应的，PLC的输出接口Y001：上料液压缸动作；

PLC的输入接口X002：机械手抓，对应的，PLC的输出接口Y002：切割机工作；

PLC的输入接口X003：管材矫直机开关，对应的，PLC的输出接口Y003：管材矫直机矫直管材；

PLC的输入接口X004：倒角机光电开关，对应的，PLC的输出接口Y004：倒角机工作；

PLC的输入接口X005：轮组光电开关，对应的，PLC的输出接口Y005：轮组工作；

PLC的输入接口X006：滚轮电机开关，对应的，PLC的输出接口Y006：滚轮旋转；

PLC的输入接口X010：轧辊刀组电机开关，对应的，PLC的输出接口Y010：轧辊刀轧制；

PLC的输入接口X011：升降液压缸，对应的，PLC的输出接口Y011：下料；

PLC的输入接口X012：清洗机器人，对应的，PLC的输出接口Y012：机器人清洗；

PLC的输入接口X013：修型、检测设备开关，对应的，PLC的输出接口Y013：修型、检验；

PLC的输入接口X014：机械手，对应的，PLC的输出接口Y014：包装；

PLC的输入接口X015：检测器，对应的，PLC的输出接口Y015：检测器声光警报；

PLC的输入接口X016：急停，对应的，PLC的输出接口Y016：停止。

4.根据权利要求3所述的制造轧制成型翅片管的控制系统，其特征在于，所述PLC的输入接口与输出接口的对应关系为静态配置。

5.根据权利要求4所述的制造轧制成型翅片管的控制系统，其特征在于，所述PLC的输入接口与输入信号对应，PLC的输出接口与输出控制对应。

6.根据权利要求3-5中任一所述的制造轧制成型翅片管的控制系统，其特征在于，所述PLC为FX2N-32MR-001型。

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