CN207823570U - 一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统，涉及无缝钢管生产设备技术领域。包括PLC控制单元、人机交互界面、小车控制系统、推钢控制系统、翻钢控制系统、定心辊闭合控制系统、定心辊小开控制系统、定心辊大开控制系统、穿孔电流采集模块、毛管位置检测模块、管坯位置检测模块；PLC控制单元分别与上述功能模块相适配控制电连接。本实用新型主要核心工作依靠穿孔电流控制系统工作，使整体系统灵敏度高，响应快；采用轧管时候的咬入电流和结束电流分别触发系统内部的相应控制环节，实现自动化控制，提高了生产效率，使产品质量稳定，减少了人力成本。

Description

一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统

技术领域

本实用新型涉及无缝钢管生产设备技术领域，尤其涉及一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统。

背景技术

现在小型热轧穿孔操作是由人工利用操作手柄对设备的各部分动作进行相应的操作。由于操作时候连锁性强，操作复杂，而且是连续性的操作。长时间的操作会对操作工的精神产生不良因素，对生产造成一定的影响。特别是夜晚操作人员都有一定的困意，精神恍惚，反应迟钝容易造成设备异常事故，效率低。原始的设备电路及元器件都是传统的交流接触器利用手柄的通断来控制设备的各部分动作，由于是机械式的结构，使用寿命短，故障率高。在目前钢材市场不景气的情况下，如何减少热轧生产线的能源浪费，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统，该系统依据人工操作时候的思维模式对设备进行操作，采用轧管时候的咬入电流和结束电流分别触发系统内部的相应控制环节，实现自动化控制，提高了生产效率，使产品质量稳定，减少了人力成本。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统，包括PLC控制单元、人机交互界面、小车控制系统、推钢控制系统、翻钢控制系统、定心辊闭合控制系统、定心辊小开控制系统、定心辊大开控制系统、穿孔电流采集模块、毛管位置检测模块、管坯位置检测模块；所述PLC控制单元分别与人机交互界面、小车控制系统、推钢控制系统、翻钢控制系统、定心辊闭合控制系统、定心辊小开控制系统、定心辊大开控制系统、穿孔电流采集模块、管坯位置检测模块、毛管位置检测模块相适配控制电连接；系统启动，所述PLC控制单元向小车控制系统发出指令信号，小车控制系统驱动小车运动到工作位置，小车到位后触发到位传感器，到位传感器将到位信号反馈给PLC控制单元，PLC控制将到位反馈信号处理后将控制信号传送至定心辊闭合控制系统，定心辊闭合控制系统驱动定心辊闭合，等待动作工作指令，所述管坯位置检测系统用于检测管坯在穿孔机推料装置的收料槽的到管坯到位信号，并将管坯到位信号传送至PLC控制单元进行处理，PLC控制单元经处理后的指令信号传送至推钢控制系统，推钢控制系统的推钢装置将管坯推送至穿孔机进料口处，所述穿孔电流采集模块用于采集穿孔机轧辊电机的咬入电流和结束电流，并将采集后的咬入电流信号和结束电流信号传送至PLC控制单元，所述PLC控制单元将接收的咬入电流信号处理后把指令信号传送至定心辊小开控制系统，定心辊小开控制系统根据指令信号驱动定心辊依次微开，所述PLC控制单元将接收的结束电流信号处理后把指令信号传送至定心辊大开控制系统，定心辊大开控制系统根据指令信号驱动定心辊全部打开，同时，给PLC控制单元小车复位的反馈信号，小车控制系统接收PLC控制单元的复位反馈信号后驱动小车复位，小车复位带动套在顶杆上的毛管沿定心机架移动，所述毛管位置检测模块用于检测定心机架上的毛管到位信号，并将毛管到位信号传送至PLC控制单元，PLC控制单元根据毛管到位信号对定心机上的翻钢控制系统进行控制操作，翻钢控制系统根据PLC 控制单元的控制指令驱动翻钢机构装置进行翻钢动作，同时翻钢控制系统反馈动作完成信号给PLC控制单元，PLC控制单元收到反馈动作完成信号后完成指令操作，等待下一个管坯到位信号进行重复指令操作；所述人机交互界面与PLC控制单元控制连接，用于调整PLC控制单元控制小车控制系统、推钢控制系统、翻钢控制系统、定心辊闭合控制系统、定心辊小开控制系统、定心辊大开控制系统的相关时间控制参数。

进一步优化的技术方案为所述小车控制系统包括小车驱动机构、小车后退减速行程开关、小车前进减速行程开关、小车前进限位行程开关、小车调速处理器、小车车体及装载小车本体的龙门架机座，所述小车后退减速行程开关、小车前进减速行程开关、小车前进限位行程开关分别设置在龙门架基座的小车行程导轨的相适配位置，并采集行车在导轨行驶的位置信号，将采集的位置型号传送至PLC控制单元进行处理后，传送至小车调速处理器进行调速，小车调试处理器通过控制小车驱动装置的电动机来控制小车的运动的速度。

进一步优化的技术方案为所述定心辊闭合控制系统、定心辊小开控制系统和定心辊大开控制系统均由设置在定心机架上的大开和小开两个液压驱动缸组成，根据PLC控制单元发出的指令信号分别驱动大开和小开两个液压驱动缸完成动作指令，定心机架上设有6台三辊定心辊。

进一步优化的技术方案为所述推钢控制系统由推料气缸、推料杆、V型收料槽、盖瓦及推料机架组成，推料气缸一端与推料杆连接，另一端固定在推料机架的一端，所述V型收料槽设置在推料机架上端，且高度与穿孔机进料口高度相适配，所述盖瓦设置在V型收料槽的中部上方，防止管坯在旋转时甩出。

进一步优化的技术方案为所述翻钢控制系统由翻钢气缸和翻钢托架组成，所述翻钢托架安装在定心机架一侧，且轴套连接在定心机架两端，翻钢气缸与翻钢托架活动连接，收到PLC控制单元的指令信号后，翻钢气缸驱动翻钢托架动作将毛管移出定心机架工作台。

进一步优化的技术方案为所述PLC控制单元外接手持控制终端，所述手持控制终端上设置有动作控制的功能键，用于外部调试控制。

进一步优化的技术方案为所述PLC控制单元还电连接有计数报警模块，所述计数报警模块用于顶杆模具顶头的寿命计数及寿命报警。

进一步优化的技术方案为定心机架上的三辊定心辊相对于穿孔机一侧设有U型脱管及分离挡板保护装置，用于套在顶杆上毛管的脱管及分离。

进一步优化的技术方案为所述毛管位置检测模块和管坯位置检测模块均采用热感应探头进行热感信号采集。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型启动系统后，PLC控制单元控制小车开始工作，小车运动到位后触发位置感应开关，进而触发定心系统动作，定心辊闭合控制系统内部将小车锁死、大开动作、定心辊抱死、拖轮和翻管复位完成之后，此时整个程序为暂停状态，等待喂钢控制环工作。管坯到位以后，管坯热感应探头感应到管坯，发出信号触发喂钢控制系统，推钢装置开始工作。管坯被推钢装置推入穿孔机轧辊以后随着轧辊的旋转，被咬入轧辊后主电机电流升高，穿孔电流采集模块检测到电流后触发定心辊小开控制系统的小开工作。小开打开的工作时间在人机交互界面的触摸屏上面可以调整。穿孔结束以后电流下降，穿孔电流采集模块触发主定心辊大开控制系统工作；受PLC内部辅助线圈的链接，触发小车控制系统工作，小车控制系统工作完成之后停止，等待管坯的到来开始下一环工作。本实用新型主要核心工作依靠穿孔电流控制系统工作，使整体系统灵敏度高，响应快；依据人工操作时候的思维模式对设备进行操作，采用轧管时候的咬入电流和结束电流分别触发系统内部的相应控制环节，实现自动化控制，提高了生产效率，使产品质量稳定，减少了人力成本。

附图说明

图1是本实用新型原理框图；

图2是本实用新型定心辊闭合控制系统原理框图；

图3是本实用新型定心辊小开控制系统原理框图；

图4是本实用新型定心辊大开控制系统原理框图；

图5是本实用新型小车控制系统原理框图；

图6是本实用新型小车控制系统结构示意图；

图7是本实用新型定心机架结构示意图；

图8是本实用新型穿孔机组结构示意图；

其中，1小车本体，2龙门架机座，3小车前进限位行程开关，4小车前进减速行程开关，5小车后退减速行程开关，6小车驱动机构，7脱管及分离挡板，8穿孔电流采集模块，9毛管位置检测模块，10管坯位置检测模块，11穿孔机，12三辊定心辊，13翻钢托架，14V型收料槽，15盖瓦，16万向轴，17推钢装置，18三联箱，19减速箱，20电机。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型公开了一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统，包括PLC控制单元、人机交互界面、小车控制系统、推钢控制系统、翻钢控制系统、定心辊闭合控制系统、定心辊小开控制系统、定心辊大开控制系统、穿孔电流采集模块、毛管位置检测模块、管坯位置检测模块；所述PLC控制单元分别与人机交互界面、小车控制系统、推钢控制系统、翻钢控制系统、定心辊闭合控制系统、定心辊小开控制系统、定心辊大开控制系统、穿孔电流采集模块、管坯位置检测模块、毛管位置检测模块相适配控制电连接，系统启动，所述PLC控制单元向小车控制系统发出指令信号，小车控制系统驱动小车运动到工作位置，小车到位后触发到位传感器，到位传感器将到位信号反馈给PLC控制单元，PLC控制将到位反馈信号处理后将控制信号传送至定心辊闭合控制系统，定心辊闭合控制系统驱动定心辊闭合，等待动作工作指令，所述管坯位置检测系统用于检测管坯在穿孔机推料装置的收料槽的到管坯到位信号，并将管坯到位信号传送至PLC控制单元进行处理，PLC控制单元经处理后的指令信号传送至推钢控制系统，推钢控制系统的推钢装置将管坯推送至穿孔机进料口处，推钢控制系统内置保护，受小车后退工作控制，在一次穿孔整体动作没有完成之前，即使管坯到位，翻钢控制系统检测到有信号不会工作,有效防止误动作；所述穿孔电流采集模块用于采集穿孔机轧辊电机的咬入电流和结束电流，并将采集后的咬入电流信号和结束电流信号传送至PLC控制单元，所述PLC控制单元将接收的咬入电流信号处理后把指令信号传送至定心辊小开控制系统，定心辊小开控制系统根据指令信号驱动定心辊依次微开，所述PLC控制单元将接收的结束电流信号处理后把指令信号传送至定心辊大开控制系统，定心辊大开控制系统根据指令信号驱动定心辊全部打开，同时，给PLC控制单元小车复位的反馈信号，小车控制系统接收PLC控制单元的复位反馈信号后驱动小车复位，小车复位带动套在顶杆上的毛管沿定心机架移动，所述毛管位置检测模块用于检测定心机架上的毛管到位信号，并将毛管到位信号传送至PLC控制单元，PLC控制单元根据毛管到位信号对定心机上的翻钢控制系统进行控制操作，翻钢控制系统根据PLC 控制单元的控制指令驱动翻钢机构装置进行翻钢动作，同时翻钢控制系统反馈动作完成信号给PLC控制单元，PLC控制单元收到反馈动作完成信号后完成指令操作，等待下一个管坯到位信号进行重复指令操作；所述人机交互界面与PLC控制单元控制连接，用于调整PLC控制单元控制小车控制系统、推钢控制系统、翻钢控制系统、定心辊闭合控制系统、定心辊小开控制系统、定心辊大开控制系统的相关时间控制参数。

如图2和图6所示，本实用新型进一步优化的实施例为所述小车控制系统包括小车驱动机构、小车后退减速行程开关、小车前进减速行程开关、小车前进限位行程开关、小车调速处理器、小车车体及装载小车本体的龙门架机座，所述小车后退减速行程开关、小车前进减速行程开关、小车前进限位行程开关分别设置在龙门架基座的小车行程导轨的相适配位置，并采集行车在导轨行驶的位置信号，将采集的位置型号传送至PLC控制单元进行处理后，传送至小车调速处理器进行调速，小车调试处理器通过控制小车驱动装置的电动机来控制小车的运动的速度；点动启动按钮步进加热炉开始出料，小车前进。小车运行到规定的行程，小车前进减速行程开关感应到小车信号以后触发小车调速处理器，使小车电机转速由450rpm转变为50-80rpm向前滑行。到位以后小车限位行程开关感应到信号触发小车调速处理器使小车停止，小车的限位行程感应信号同时触发定心辊闭合系统工作；穿孔结束以后定心辊大开控制系统工作以后触发小车后退，小车后退时间根据产品的长度可以在外部的触摸屏上面进行设置参数。小车往后运行到设置的时间后停止，翻管感应检测到信号后翻管开始工作，将生产的产品翻出生产区后等待下一环工作。产品异常不到位翻管不工作，反馈信号给PLC控制单元报警设备处于暂停状态。。

如图3至图5所示，本实用新型进一步优化的实施例为所述定心辊闭合控制系统、定心辊小开控制系统和定心辊大开控制系统均由设置在定心机架上的大开和小开两个液压驱动缸组成，根据PLC控制单元发出的指令信号分别驱动大开和小开两个液压驱动缸完成动作指令，定心机架上设有6台三辊定心辊；管坯到位检测到管坯到位以后触发翻钢工作，管坯不到位系统处于暂停状态。翻钢工作以后延时3秒推钢工作，延时目的是管坯在滚落V型收料槽过程的时间，防止管坯不到位推钢开始工作。管坯被推入旋转的轧辊中由于管坯被穿孔机轧辊压缩引起主机电流升高，电流表检测开始工作。此时有两种情况，1.主机工作时有信号触发小开控制。2.穿孔工作结束后空载时无信号触发大开控制工作。穿孔电流采集模块检测有信号后触发小开控制，延时2秒后小开1断电张开。延时2秒是毛管从穿孔机出来到小开位置的运行时间。小开2到小开6的工作原理都是如此。其中小开2和推钢控制系统是连锁关系，为了安全期间防止小开工作没有完成或小开系统发生故障时禁止推钢控制系统工作，只有小开2闭合以后推钢控制系统才能工作。同样小开2断电后推钢控制系统复位，有效防止工作异常对设备产生损害。延时参数调整根据生产毛管规格不同在触摸屏上面进行设置。小开1到6指的是六个三辊定心辊的定心辊序号，本实施例中总有6组三辊定心辊。穿孔结束以后穿孔电流采集模块检测无信号触发定心辊大开控制系统，使6个大开一次性全部断电打开。延时1秒后触发小车控制系统，使小车后退。

如图8所示，本实用新型进一步优化的实施例为所述推钢控制系统由推料气缸、推料杆、V型收料槽、盖瓦及推料机架组成，推料气缸一端与推料杆连接，另一端固定在推料机架的一端，所述V型收料槽设置在推料机架上端，且高度与穿孔机进料口高度相适配，所述盖瓦设置在V型收料槽的中部上方，防止管坯在旋转时甩出。

如图7所示，本实用新型进一步优化的实施例为所述翻钢控制系统由翻钢气缸和翻钢托架组成，所述翻钢托架安装在定心机架一侧，且轴套连接在定心机架两端，翻钢气缸与翻钢托架活动连接，收到PLC控制单元的指令信号后，翻钢气缸驱动翻钢托架动作将毛管移出定心机架工作台。

进一步优化的实施例为所述PLC控制单元外接手持控制终端，所述手持控制终端上设置有动作控制的功能键，用于外部调试控制；主要由启动键、翻钢键、急停键、翻钢键、翻管键、停止键、停料、出料键、停止、前进键、后退键、喂钢键等；启动键为系统初始状态启动按钮，对应为单独一个模块，系统启动后为停止状态；翻钢键将不可以穿孔的管坯翻到备用料架。翻管键用于产品缺陷不能自动翻管，人工进行辅助翻管时使用；停料、出料键为步进加热炉停料和出料，需要的时候点动相应的按钮；喂钢键为管坯或设备异常时候，不能自动喂钢需要人工进行辅助喂钢时使用；停止键为设备故障暂停使用，不能关主机，工作原理和急停按钮一致，用于短时间停车（主电机420KW启动电流大，启动时候对设备冲击力比较大，不建议频繁开启）；前进、后退键用于换模具或调整时候操作小车前后运行时使用。

进一步优化的实施例为所述PLC控制单元还电连接有计数报警模块，所述计数报警模块用于顶杆模具顶头的寿命计数及寿命报警。

进一步优化的实施例为定心机架上的三辊定心辊相对于穿孔机一侧设有U型脱管及分离挡板保护装置，用于套在顶杆上毛管的脱管及分离；所述毛管位置检测模块和管坯位置检测模块均采用热感应探头进行热感信号采集；毛管热感应探头是预防毛管从轧辊里面拉不出来而翻管加装的一种保护装置，当毛管拉不出来的时候，设备会处于暂停状态，不会引发设备故障，位置选择一定要将热感应探头的管口对准毛管的脱钢板位置。

Claims (9)

1.一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统，其特征在于：包括PLC控制单元、人机交互界面、小车控制系统、推钢控制系统、翻钢控制系统、定心辊闭合控制系统、定心辊小开控制系统、定心辊大开控制系统、穿孔电流采集模块、毛管位置检测模块、管坯位置检测模块；所述PLC控制单元分别与人机交互界面、小车控制系统、推钢控制系统、翻钢控制系统、定心辊闭合控制系统、定心辊小开控制系统、定心辊大开控制系统、穿孔电流采集模块、管坯位置检测模块、毛管位置检测模块相适配控制电连接；系统启动，所述PLC控制单元向小车控制系统发出指令信号，小车控制系统驱动小车运动到工作位置，小车到位后触发到位传感器，到位传感器将到位信号反馈给PLC控制单元，PLC控制将到位反馈信号处理后将控制信号传送至定心辊闭合控制系统，定心辊闭合控制系统驱动定心辊闭合，等待动作工作指令，所述管坯位置检测系统用于检测管坯在穿孔机推料装置的收料槽的到管坯到位信号，并将管坯到位信号传送至PLC控制单元进行处理，PLC控制单元经处理后的指令信号传送至推钢控制系统，推钢控制系统的推钢装置将管坯推送至穿孔机进料口处，所述穿孔电流采集模块用于采集穿孔机轧辊电机的咬入电流和结束电流，并将采集后的咬入电流信号和结束电流信号传送至PLC控制单元，所述PLC控制单元将接收的咬入电流信号处理后把指令信号传送至定心辊小开控制系统，定心辊小开控制系统根据指令信号驱动定心辊依次微开，所述PLC控制单元将接收的结束电流信号处理后把指令信号传送至定心辊大开控制系统，定心辊大开控制系统根据指令信号驱动定心辊全部打开，同时，给PLC控制单元小车复位的反馈信号，小车控制系统接收PLC控制单元的复位反馈信号后驱动小车复位，小车复位带动套在顶杆上的毛管沿定心机架移动，所述毛管位置检测模块用于检测定心机架上的毛管到位信号，并将毛管到位信号传送至PLC控制单元，PLC控制单元根据毛管到位信号对定心机上的翻钢控制系统进行控制操作，翻钢控制系统根据PLC 控制单元的控制指令驱动翻钢机构装置进行翻钢动作，同时翻钢控制系统反馈动作完成信号给PLC控制单元，PLC控制单元收到反馈动作完成信号后完成指令操作，等待下一个管坯到位信号进行重复指令操作；所述人机交互界面与PLC控制单元控制连接，用于调整PLC控制单元控制小车控制系统、推钢控制系统、翻钢控制系统、定心辊闭合控制系统、定心辊小开控制系统、定心辊大开控制系统的相关时间控制参数。

2.根据权利要求1所述的一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统，其特征在于：所述小车控制系统包括小车驱动机构、小车后退减速行程开关、小车前进减速行程开关、小车前进限位行程开关、小车调速处理器、小车车体及装载小车本体的龙门架机座，所述小车后退减速行程开关、小车前进减速行程开关、小车前进限位行程开关分别设置在龙门架基座的小车行程导轨的相适配位置，并采集行车在导轨行驶的位置信号，将采集的位置型号传送至PLC控制单元进行处理后，传送至小车调速处理器进行调速，小车调试处理器通过控制小车驱动装置的电动机来控制小车的运动的速度。

3.根据权利要求1所述的一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统，其特征在于：所述定心辊闭合控制系统、定心辊小开控制系统和定心辊大开控制系统均由设置在定心机架上的大开和小开两个液压驱动缸组成，根据PLC控制单元发出的指令信号分别驱动大开和小开两个液压驱动缸完成动作指令，定心机架上设有6台三辊定心辊。

4.根据权利要求1所述的一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统，其特征在于：所述推钢控制系统由推料气缸、推料杆、V型收料槽、盖瓦及推料机架组成，推料气缸一端与推料杆连接，另一端固定在推料机架的一端，所述V型收料槽设置在推料机架上端，且高度与穿孔机进料口高度相适配，所述盖瓦设置在V型收料槽的中部上方，防止管坯在旋转时甩出。

5.根据权利要求1所述的一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统，其特征在于：所述翻钢控制系统由翻钢气缸和翻钢托架组成，所述翻钢托架安装在定心机架一侧，且轴套连接在定心机架两端，翻钢气缸与翻钢托架活动连接，收到PLC控制单元的指令信号后，翻钢气缸驱动翻钢托架动作将毛管移出定心机架工作台。

6.根据权利要求1所述的一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统，其特征在于：所述PLC控制单元外接手持控制终端，所述手持控制终端上设置有动作控制的功能键，用于外部调试控制。

7.根据权利要求1所述的一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统，其特征在于：所述PLC控制单元还电连接有计数报警模块，所述计数报警模块用于顶杆上模具顶头的寿命计数及寿命报警。

8.根据权利要求1或3所述的一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统，其特征在于：定心机架上的三辊定心辊相对于穿孔机一侧设有U型脱管及分离挡板保护装置，用于套在顶杆上毛管的脱管及分离。

9.根据权利要求1所述的一种小型热轧无缝钢管穿孔机自动控制系统，其特征在于：所述毛管位置检测模块和管坯位置检测模块均采用热感应探头进行热感信号采集。