CN207264177U - 一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高频焊管生产线成型设备技术领域，特别是涉及一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置。包括PLC控制系统、伺服系统，其特征在于：所述的PLC控制系统包括PLC控制器，以及分别与PLC控制器相连的输入输出模块、触摸操作屏；所述的伺服系统包括运动控制器以及与运动控制器相连的若干伺服驱动器；所述的PLC控制系统的PLC控制器与伺服系统的运动控制器相连。本实用新型设置有反馈控制功能，使用伺服系统实现对高频焊管生产线的成型设备的自动位置控制，伺服系统具有快速响应，重复定位精度高，可实现位置数据记忆的特点，可实现成型设备的准确定位，生产产品的快速换型，控制精确，成材率高、质量稳定。

Description

一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置

技术领域

本实用新型涉及高频焊管生产线成型设备技术领域，特别是涉及一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置。

背景技术

高频焊管生产线采用钢卷为原料，通过一系列的纵向变形过程，使带钢变形成开口圆管或者方管，经过高频焊接装置焊接后，生产出焊管。高频焊管具有生产成本低，钢管圆度高，输送效率高，单侧焊缝便于维护，残余应力低等优点，被广泛应用于建筑结构、管线输送等领域。其产品品种有结构管、石油套管、管线管等。

然而，现有的高频焊管生产线的成型设备在焊管成型时，存在生产过程稳定性差、成材率差，机组作业率不稳定的问题，究其原因在于：现有高频焊管成型设备仅配置有初始设定系统，无反馈、控制功能，导致其计算结果不准确，即使根据该计算结果调整成型设备，也需人工手动调整，才能生产出合格焊管，通过人工调整不仅容易导致成型质量不稳定，还增大了工作人员的劳动强度。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置，用于解决现有技术中高频焊管成型时，因成型设备定位偏差，缺少反馈和控制导致成材率差、质量不稳定的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置，包括PLC控制系统、伺服系统，通过PLC系统可实现成型设备的手动控制操作和自动控制；通过伺服系统可实现成型设备的高精度定位，位置反馈，保证成型设备的稳定性。用于解决成型设备定位偏差，缺少反馈和控制的问题。其特征在于：所述的PLC控制系统包括PLC控制器，以及分别与PLC控制器相连的输入输出模块、触摸操作屏；所述的伺服系统包括运动控制器以及与运动控制器相连的若干伺服驱动器；所述的PLC控制系统的PLC控制器与伺服系统的运动控制器相连。

作为更进一步的优化，其特征在于：所述PLC控制器，用于控制伺服系统进行定位操作，监视成型设备运行状态。

作为更进一步的优化，其特征在于：所述的输入输出模块一侧与采集成型设备动作信号的若干传感器相连，并将传感器采集到的信号传输给PLC控制器处理；所述的输入输出模块另一侧与控制成型设备动作执行的若干执行器相连，并将PLC控制器发出的控制指令发送给执行器执行动作。

作为更进一步的优化，其特征在于：所述的伺服驱动器设置有与其相连的伺服电机。

作为优选的，其特征在于：所述的伺服驱动器为多轴伺服驱动器。

作为优选的，其特征在于：所述的伺服电机为单轴伺服电机。

作为优选的，其特征在于：所述的运动控制器用于伺服驱动器的定位控制；所述的伺服驱动器用于伺服电机的速度控制和方向控制。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本技术方案，设置有反馈控制功能，使用伺服系统实现对高频焊管生产线的成型设备的自动位置控制。伺服系统具有快速响应，重复定位精度高，可实现位置数据记忆的特点，可实现成型设备的准确定位，且位置控制的稳定性极高，从而保证了生产产品的快速换型，控制精确，成材率高、质量稳定。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的设计思想，结构框图中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

本实施例公开的一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置，包括PLC控制系统和伺服系统两个部分。

PLC控制系统用于实现以下功能：

1)高频焊管成型设备的控制参数设置输入和存储；

2)设备运行状态的采集和显示；

3)成型设备的自动控制操作和手动控制操作

4)设备自动控制和手动控制程序的执行；

5)与伺服系统的数据交互。

伺服系统用于实现以下功能：

1)接收PLC系统的输入参数，将伺服系统的状态反馈至PLC系统；

2)接收PLC系统的控制指令，驱动相应伺服电机进行定位动作；

为实现PLC系统的所述功能，PLC系统应包括触摸操作屏、PLC控制器、输入输出模块、传感器、执行器以及通信用通信总线或线缆。

所述触摸操作屏，采用高性能的触摸屏，适用于成型设备自动控制装置的操作界面，除具有触摸操作功能和显示功能外，具有与PLC控制器进行双向通信的功能。用于实现高频焊管成型设备的控制参数设置输入、设备的自动控制操作和手动控制操作。

所述PLC控制器，具有高频焊管成型设备的控制参数、自动控制程序和手动控制程序的存储功能，具有多个通信接口，可以通过通信总线实现同时与触摸操作屏、伺服系统的运动控制器、输入输出模块的双向通信功能。PLC控制器，采用高性能PLC控制器，适用于存储专用的控制程序，用于控制伺服系统进行定位操作，监视设备运行状态，实现成型设备的自动运行的功能。

所述输入输出模块，具有采集传感器信息，根据接收的控制指令控制执行器执行动作的功能，此外具有与PLC控制器的双向通信功能，将采集的输入信息传送至PLC控制器，接受PLC传送至输入输出模块的控制指令的功能。输入输出模块，包括数字量输入模块和数字量输出模块，数字量输入模块用于采集成型传感器信号；数字量输出模块用于控制执行器进行动作。

所述传感器，具有采集成型设备的状态信息的功能，本实用新型所述的一种高频焊管成型设备自动控制装置中传感器的数量和类型应根据成型设备的实际需求进行配置。传感器通过硬接线的连接方式将采集的信息传送至输入输出模块。

所述执行器，具有接收输入输出模块控制指令并对成型设备中除驱动电机外的其他辅助设备施加控制作用的功能。本实用新型所述的一种高频焊管成型设备自动控制装置中执行器的数量和类型应根据成型设备的实际需求进行配置。输入输出模块通过硬件线的方式将控制指令传送至执行器。

为实现伺服系统的所述功能，伺服系统应包括运动控制器、伺服驱动器、伺服电机和伺服通讯总线及线缆。

所述运动控制器，适用于成型设备的多轴伺服驱动系统的定位控制，具有控制多个伺服驱动器进行各种定位控制的功能。运动控制器通过伺服通讯总线可连接多个伺服驱动器进行高速度的双向通信，将定位指令传送到每个伺服驱动器，将伺服驱动器存储的状态信息传送到运动控制器。运动控制器具有通过通信总线与PLC控制器进行双向通信的功能，接收来自PLC控制器的控制指令，生成驱动伺服的定位指令，并将各伺服驱动器的状态信息传送到PLC控制器。本实用新型所述的一种高频焊管成型设备自动控制装置中运动控制器的数量应根据成型设备的实际需求进行配置。

所述伺服驱动器，具有通过伺服通讯总线接收运动控制器的定位指令，驱动伺服电机执行定位动作的功能。伺服驱动器应存储伺服电机的状态信息，通过伺服通讯总线将信息传送到运动控制器。本实用新型所述的一种高频焊管成型设备自动控制装置中伺服驱动器的数量应根据成型设备的实际需求进行配置。

所述的伺服驱动器，适用于成型设备的单轴伺服电机的速度控制和方向控制，本案中用于伺服电机的速度控制和方向控制。所述伺服电机，具有驱动程序设备的定位机构执行定位动作的功能。伺服电机适用于成型设备的定位驱动电机，应配置绝对值编码器，具有伺服电机位置记忆功能，目的是保证驱动电机的重复定位精度。伺服电机通过硬接线的方式将伺服电机及绝对值编码器连接到伺服驱动器。伺服电机的数量和类型应与相应的伺服驱动器匹配。

下面将针对本实用新型的控制装置的配置举例说明：

根据本实用新型的控制方案，控制装置配置PLC系统，PLC系统包括CPU模块（PLC控制器），输入输出模块，高速通讯背板（通讯总线），触摸操作屏，传感器若干，执行器若干；伺服系统设置定位控制模块（运动控制器的一种），伺服驱动器若干，伺服电机若干；

CPU模块，输入输出模块和定位控制模块安装在高速通讯背板上，CPU模块与输入输出模块，CPU模块与定位控制模块的通讯通过高速通讯背板内置的通讯总线进行。CPU模块与触摸操作屏安装在成型设备便于操作的地方，通过工业以太网（通讯总线的一种）与CPU模块连接，进行数据的交互。定位模块通过伺服通讯专用的光缆（伺服通讯总线的一种）与伺服驱动器进行数据交换，定位控制模块与若干伺服驱动器直接通过串行方式进行连接，通过光缆的光信号通讯保证了数据的快速传输。伺服电机本体包括伺服电机和编码器，若干伺服电机的电源线和编码器信号线通过硬接线的方式连接到应对的伺服驱动器上。

该控制装置的控制方法如下：

1.触摸操作屏应存储有制作好的成型设备的操作界面，操作界面应包括自动控制操作界面，手动控制操作界面，伺服参数设置界面，产品参数设置界面和系统状态显示界面；

2.通过触摸操作屏设置伺服系统的相关控制参数，如伺服的原点参数，机械结构的相关参数，定位相关参数等；

3.通过触摸操作屏设置生产产品的相关参数，如产品的规格，尺寸，生产数量等；

4.CPU模块中存储控制装置的控制程序和来自触摸屏的设定参数数据，控制程序应包括控制装置的手动控制程序和自动控制程序。手动控制程序用于实现成型设备的各个部件的单独操作，自动控制程序用于实现成型设备的整体联动。操作人员在触摸操作屏出进行操作和参数设置，相关操作指令通过CPU模块内的控制程序运行转换成伺服系统的相关定位指令和输出模块的控制指令，控制伺服电机的位置移动和执行器的动作。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (7)

1.一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置，包括PLC控制系统、伺服系统，其特征在于：所述的PLC控制系统包括PLC控制器，以及分别与PLC控制器相连的输入输出模块、触摸操作屏；所述的伺服系统包括运动控制器以及与运动控制器相连的若干伺服驱动器；所述的PLC控制系统的PLC控制器与伺服系统的运动控制器相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置，其特征在于：所述PLC控制器，用于控制伺服系统进行定位操作，监视成型设备运行状态。

3.根据权利要求1所述的一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置，其特征在于：所述的输入输出模块一侧与采集成型设备动作信号的若干传感器相连，并将传感器采集到的信号传输给PLC控制器处理；所述的输入输出模块另一侧与控制成型设备动作执行的若干执行器相连，并将PLC控制器发出的控制指令发送给执行器执行动作。

4.根据权利要求1所述的一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置，其特征在于：所述的伺服驱动器设置有与其相连的伺服电机。

5.根据权利要求1或4所述的一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置，其特征在于：所述的伺服驱动器为多轴伺服驱动器。

6.根据权利要求4所述的一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置，其特征在于：所述的伺服电机为单轴伺服电机。

7.根据权利要求1所述的一种基于伺服系统的高频焊管成型设备自动控制装置，其特征在于：所述的运动控制器用于伺服驱动器的定位控制；所述的伺服驱动器用于伺服电机的速度控制和方向控制。