CN106371406A - 一种用于地下管网焊接设备的智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于地下管网焊接设备的智能控制系统，包括送丝机构，用于向钢筋骨架输送钢筋，钢筋的端部与钢筋骨架的一根主筋焊接固定，其特征在于，还包括：用于支撑钢筋骨架的移动盘及固定盘；旋转主轴马达；旋转从轴马达；行走轴马达；高速计数单元；至少具有同步功能及直线插补功能的PLC控制系统。本发明具有如下优点：消除因管网两端出现扭曲角度，产生扭力，从而破坏产品质量的隐患，扭曲角度控制误差在1度之内。采用直线插补的控制模式对旋转主轴与行走轴进行直线插补控制，不仅达到精准控制管网绕径匝距的目的，同时也可根据不同的产品规格，对管网绕径匝距进行实时的参数调整，绕径匝距控制精度达到1mm。

Description

一种用于地下管网焊接设备的智能控制系统

技术领域

本发明一种用于地下管网焊接设备的智能控制系统。

背景技术

目前顶管钢筋支架的生产是以人工配合简易设备生产，要经过校直、剪切、弯曲、焊接等多个工艺流程，存在流程复杂且精度低、占用施工场地大、安全隐患大等缺点。传统顶管钢筋支架生产模式已不能满足我国基础建设的需要，因此市场需要一种自动化程度高、加工效率高、加工精度高的设备。

专利CN201310390260.X提供了一种全自动变径钢筋骨架滚焊机的控制方法，该实施方案仅使用变频调速电机技术，达到控制环径分部均匀或达到变径的目的。由于该方案未考虑到位置的闭环控制，在设备生产过程中出现启、停时，会造成环径疏密分部不均等情况。专利CN201310390260提供了一种异形管钢筋骨架自动变径滚焊机控制方法，该实施方案仅使用模拟量控制变频器，来达到控制旋转主轴、旋转从轴同步运行的目的。该方案未考虑到模拟量控制的精度不高，不能达到完全同步运行的需求，且比较容易受外界干扰，当所生产的管网有一点长度时，管网收尾两端会出错角度偏差，从而使管网出现扭力，破坏产品的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种绕径匝距均匀且不易受外界干扰的用于顶管钢筋支架生产的控制系统。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种用于地下管网焊接设备的智能控制系统，包括送丝机构，用于向钢筋骨架输送钢筋，钢筋的端部与钢筋骨架的一根主筋焊接固定，其特征在于，还包括：

用于支撑钢筋骨架的移动盘及固定盘，其中，钢筋骨架穿过固定盘后，其端部固定在移动盘上；

旋转主轴马达，经由固定盘驱动钢筋骨架转动；

旋转从轴马达，经由移动盘驱动钢筋骨架转动；

行走轴马达，驱动移动盘往远离固定盘的直线移动，从而使得移动盘拖动钢筋骨架直线移动；

高速计数单元，用于采集行走轴马达及旋转主轴马达或旋转从轴马达的编码器反馈信号，并进行差分转化；

至少具有同步功能及直线插补功能的PLC控制系统，PLC控制系统用于：

1)利用同步功能向旋转主轴马达及旋转从轴马达给出同步信号，使得旋转主轴马达与旋转从轴马达同步动作；

2)接收高速计数单元传输过来的差分转化后的编码器反馈信号，实现对行走轴马达及旋转主轴马达或旋转从轴马达的旋转次数的计数，依据旋转次数以及用户事先设定的绕径匝距，利用直线插补功能对行走轴马达及旋转主轴马达或旋转从轴马达进行直线插补控制；

3)控制送丝机构。

优选地，还包括人机交互单元，用户通过人机交互单元向所述PLC控制系统输入绕径匝距及所述送丝机构的控制参数。

优选地，还包括信号采集单元，用于采集所述送丝机构、所述旋转主轴马达、所述旋转从轴马达、所述行走轴马达的状态信息，并将该状态信息反馈给所述PLC控制系统，从而实现闭环控制。

本发明具有如下优点：

1、采用同步指令控制模式对旋转主轴、旋转从轴进行同步控制，实现地下管网两端完全同步旋转的目的，消除因管网两端出现扭曲角度，产生扭力，从而破坏产品质量的隐患，扭曲角度控制误差在1度之内。

2、采用直线插补的控制模式对旋转主轴与行走轴进行直线插补控制，不仅达到精准控制管网绕径匝距的目的，同时也可根据不同的产品规格，对管网绕径匝距进行实时的参数调整，绕径匝距控制精度达到1mm。

3、本发明的控制核心为智能型PLC，自动化程度高，生产节拍快，同时也大大降低工人的劳动强度及废品率，进而降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明提供的系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

本发明提供的一种用于地下管网焊接设备的智能控制系统包括信号采集单元、人机交互单元、PLC控制系统、伺服控制系统、高数计数单元。

结合图1，本发明的伺服控制系统包括三个伺服马达，分别为旋转主轴马达6、旋转从轴马达3、行走轴马达4。旋转从轴马达3驱动移动盘1绕图1所示箭头方向旋转。旋转主轴马达6驱动固定盘5绕图1所示箭头方向旋转。旋转从轴马达3与旋转主轴马达6接收PLC控制系统给出的同步脉冲信号，实现同步。旋转从轴马达3及旋转主轴马达6带动钢筋骨架2转动。同时，行走轴马达4还驱动移动盘1沿图1所示箭头方向直线移动，将钢筋骨架2直线拖动，钢筋骨架2一边旋转，一边被移动盘1拖动，送丝机构7送出的钢筋的一端先焊接在钢筋骨架2的一根主筋上，从而使得送丝机构7送出的钢筋绕在钢筋骨架2上，同时进行焊接，从而形成产品管网。为了使得绕径匝距8均匀，在本实施例中，旋转从轴马达3与行走轴马达4接收PLC控制系统给出的脉冲信号实现直线插补功能。

信号采集单元，包括按钮、光电开关、磁性开关、各设备状态等，用于采集旋转主轴马达6、旋转从轴马达3、行走轴马达4、送丝机构7的状态信息并反馈给PLC系统。

人机交互单元，是控制系统的上位机，通过ModbusRTU协议或以太网与PLC控制系统进行数据交互，用于设置地下管网焊接设备的相关参数，以及对地下管网焊接设备运行过程的实时监控，保存客户配方数据。操作人员通过人机单元可对设备进行手、自动操作，对PLC控制系统的I/O状态进行监控等。

本发明选用的PLC控制系统是智能PLC型控制单元，必须具有6轴高速运动控制功能、直线插补功能、同步功能，除实现对地下管网焊接设备的逻辑运算和数据采集外，主要应用智能PLC的同步指令，实现地下管网焊接设备自动焊接时，旋转主轴马达6与旋转从轴马达3的同步运行。同时，应用PLC控制系统的直线插补指令，实现地下管网焊接设备在自动焊接时管网绕径匝距8均匀分布的控制目的。

PLC控制系统主要分为逻辑顺序控制、同步指令控制、直线插补指令控制等模块，系统通过采集信号分析各个设备的状态属性，使用通讯读取人机交互单元上的用户参数，经过计算与处理，按生产工艺要求输出指令来控制伺服控制系统及其他电气组成部件。PLC控制系统通过逻辑计算来控制指示灯、电磁阀、普通马达、蜂鸣器的关、停。通过绝对值、相对值、回零、同步指令、直线插补等运动控制指令输出高速脉冲来控制伺服电机达到精确定位的目的。

高数计数单元主要包括差分信号模块，用于采集旋转从轴马达3的编码器反馈信号，进行差分转化后接入PLC控制系统的高速计数通道，为实现旋转从轴马达3与行走轴马达4的直线插补功能提供基础数据。

综上所述本发明的一种地下管网焊接设备的智能控制系统的基本原理是PLC控制系统通过现场信号采集获得现场设备的IO状态，并使用通信方式获取人机界面中的用户参数，根据设备控制工艺要求，按照用户的操作模式，PLC系统输出控制各个伺服系统、以及其他电气组成部件的有序动作，从而驱动各个机械组成部件快速完成地下管网焊接的生产任务。

Claims (3)

1.一种用于地下管网焊接设备的智能控制系统，包括送丝机构(7)，用于向钢筋骨架(2)输送钢筋，钢筋的端部与钢筋骨架(2)的一根主筋焊接固定，其特征在于，还包括：

用于支撑钢筋骨架(2)的移动盘(1)及固定盘(5)，其中，钢筋骨架(2)穿过固定盘(5)后，其端部固定在移动盘(1)上；

旋转主轴马达(6)，经由固定盘(5)驱动钢筋骨架(2)转动；

旋转从轴马达(3)，经由移动盘(1)驱动钢筋骨架(2)转动；

行走轴马达(4)，驱动移动盘(1)往远离固定盘(5)的直线移动，从而使得移动盘(1)拖动钢筋骨架(2)直线移动；

高速计数单元，用于采集行走轴马达(4)及旋转主轴马达(6)或旋转从轴马达(3)的编码器反馈信号，并进行差分转化；

至少具有同步功能及直线插补功能的PLC控制系统，PLC控制系统用于：

1)利用同步功能向旋转主轴马达(6)及旋转从轴马达(3)给出同步信号，使得旋转主轴马达(6)与旋转从轴马达(3)同步动作；

2)接收高速计数单元传输过来的差分转化后的编码器反馈信号，实现对行走轴马达(4)及旋转主轴马达(6)或旋转从轴马达(3)的旋转次数的计数，依据旋转次数以及用户事先设定的绕径匝距，利用直线插补功能对行走轴马达(4)及旋转主轴马达(6)或旋转从轴马达(3)进行直线插补控制；

3)控制送丝机构(7)。

2.如权利要求1所述的一种用于地下管网焊接设备的智能控制系统，其特征在于，还包括人机交互单元，用户通过人机交互单元向所述PLC控制系统输入绕径匝距及所述送丝机构(7)的控制参数。

3.如权利要求1所述的一种用于地下管网焊接设备的智能控制系统，其特征在于，还包括信号采集单元，用于采集所述送丝机构(7)、所述旋转主轴马达(6)、所述旋转从轴马达(3)、所述行走轴马达(4)的状态信息，并将该状态信息反馈给所述PLC控制系统，从而实现闭环控制。