CN106527336A - 一种倒棱机自动控制***及方法 - Google Patents

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高国鸿
马丽
李田雨
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    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/10—Plc systems
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Abstract

本发明公开了一种倒棱机自动控制***及方法，其包括：与倒棱机的主轴旋转电机相连接的变频控制模块；与倒棱机进给电机相连接的伺服控制模块；分别与所述变频控制模块、伺服控制模块相连接，其用于对倒棱机主轴旋转电机以及倒棱机进给电机进行控制的可编程控制模块；所述可编程控制模块具有用于与上位机通信的MPI总线接口与PROFIBUS总线接口，以完成上位机与变频控制模块、伺服控制模块、可编程控制模块间的数据交换过程；以及作为控制中心的上位机；所述上位机装载有实时更新并存储***相关运行数据的历史数据库以及定期自动更新的专家数据库。本发明适用于控制与其连接的倒棱机同时进行多刀切削，并具有切削效率高，稳定性高，速度控制准确等优点。

Description

一种倒棱机自动控制***及方法
技术领域
本发明涉及自动控制领域，具体的说是涉及一种倒棱机自动控制***及方法。
背景技术
倒棱机是钢管加工工序当中常用的一种加工装置，目前存在多种类型的倒棱机控制电路或者***以满足其加工需求，但是现有的大部分的倒棱机工控装置多适用于小壁厚单一角度的倒棱控制过程，对于大壁厚钢管的倒棱控制过程存在的问题主要有以下几方面：
1、总体控制效果差，特别在倒棱机的刀具与管端大面积接触时易发生电流过高打刀等现象；
2、多采用液压***进给，液压***进给形式则存在进给精度低、故障率高等一系列问题；
3、不能够兼顾对于设备状态、工艺参数、物料跟踪等的技术数据存储要求。
发明内容
鉴于已有技术存在的缺陷，本发明的目的是要提供一种对大壁厚钢管的多角度平头倒棱加工进行控制的倒棱机自动控制***，该***适用于控制与其连接的倒棱机同时进行多刀切削，并具有切削效率高，稳定性高，速度控制准确等优点。
为了实现上述目的，本发明的技术方案：
一种倒棱机自动控制***，其与倒棱机相连接，其特征在于，包括：
与倒棱机的主轴旋转电机相连接的变频控制模块，其用于控制倒棱机的主轴旋转电机；
与倒棱机进给电机相连接的伺服控制模块，其用于控制倒棱机的进给电机；
分别与所述变频控制模块、伺服控制模块相连接，其用于对倒棱机主轴旋转电机以及倒棱机进给电机进行控制的可编程控制模块；所述可编程控制模块具有用于与上位机通信的MPI总线接口与PROFIBUS总线接口，以完成上位机与变频控制模块、伺服控制模块、可编程控制模块间的数据交换过程，从而构造 了闭环式的控制回路；
作为控制中心的上位机，所述上位机装载有实时更新并存储***相关运行数据的历史数据库以及定期自动更新的专家数据库；
以及用于实时采集倒棱机的主轴旋转电机及倒棱机进给电机的速度信号的速度检测模块，其通过装载于可编程控制模块内的超限保护程序判断主轴旋转电机或者倒棱机进给电机是否存在超速问题。
进一步的，作为本发明的优选
所述的***还包括用于与***其他设备交互的DP扩展通讯模块。
进一步的，作为本发明的优选
所述变频控制模块包括交流变频调速器以及编码器。
进一步的，作为本发明的优选
所述可编程控制模块内编辑有用于实现倒棱加工控制、急停控制、事故报警控制以及联锁控制的本地自动控制数据库。
进一步的，作为本发明的优选
所述上位机内部嵌入多种控制模式程序，所述控制模式程序包括自动控制模式、手动控制模式、半自动控制模式。
本发明的另一目的是要提供一种对大壁厚钢管的多角度平头倒棱加工进行控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、通过变频控制模块控制倒棱机的主轴旋转电机，并通过伺服控制模块控制倒棱机的进给电机；同时通过速度检测模块实时采集倒棱机的主轴旋转电机及倒棱机进给电机的速度信号；
步骤2、通过可编程控制模块对倒棱机主轴旋转电机以及倒棱机进给电机进行控制，所述可编程控制模块具有用于与上位机通信的MPI总线接口与PROFIBUS总线接口，以完成上位机与变频控制模块、伺服控制模块、可编程控制模块间的数据交换过程，从而构造了闭环式的控制回路；通过可编程控制模块内装载超限保护程序实时判断当前主轴旋转电机或者倒棱机进给电机是否存在超速问题，是则停机并向上位机报警；
步骤3、通过上位机实时存储***相关运行数据的历史数据，并基于所述历史数据创建相应的历史数据库，同时上位机定期联网自动更新预存的专家数据库。
进一步的，作为本发明的优选
所述可编程控制模块内编辑有用于实现倒棱加工控制、急停控制、事故报警控制以及联锁控制的本地自动控制数据库。
进一步的，作为本发明的优选
所述上位机内部嵌入多种控制模式程序，所述控制模式程序包括自动控制模式、手动控制模式、半自动控制模式。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明采用轴进给方式由交流伺服电机驱动控制倒棱机进给电机彻底改变了由位置检测、凸轮控制和液压进给所固有的控制精度低、故障率高等一系列问题；且其适用于控制倒棱机同时进行多刀切削，使切削效率变高，单体刀片寿命得以延长；
2.本发明稳定性高，速度控制准确且通过检测实时进行停机及故障报警，很好的实现了各段只之间的平滑过度，使撞刀、打刀等问题的得以解决，适合对大壁厚钢管的多角度平头倒棱加工控制。
附图说明
图1为本发明所述***对应的结构示意图；
图2为本发明所述方法对应的步骤流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是要提供一种适用于大壁厚钢管的多角度平头倒棱加工过程进行控制的倒棱机自动控制***，其通过将作为控制中心的上位机、可编程控制模块、变频控制模块、伺服控制模块以及速度检测模块合理联系起来，通过上位机上的参数设计即可实现对大壁厚钢管的多角度平头倒棱；PLC可编程控制模块采用SIEMENS公司的SIMATIC S7-300、MPI总线、PROFIBUS总线，使上位机的操作界面可与可编程控制器、伺服控制器、变频器能够进行数据交换。
具体的，如图1,，其包括
(1)与倒棱机的主轴旋转电机相连接的变频控制模块，其用于控制倒棱机的主轴旋转电机；进一步的，作为本发明的优选所述变频控制单元采用交流变频调速器，且该交流变频调速器与倒棱机主轴旋转电机之间采用编码器反馈，以构成闭环速度控制回路；以达到提高响应速度以及精度高，并能够实现在线修改运行、工艺参数等目的。
(2)与倒棱机进给电机相连接的伺服控制模块，其用于控制倒棱机的进给电机；进一步的，作为本发明的优选所述伺服控制模块采用轴向进给技术，由交流变频器和数字交流伺服电机控制卡盘中的四把刀同时对钢管进行平头倒棱，对于有多角度要求钢管则采用两把刀同时进行外倒棱角的方式倒棱以提高切削效率，延长单体刀片寿命；
(3)分别与所述变频控制模块、伺服控制模块相连接，其用于对倒棱机主轴旋转电机以及倒棱机进给电机进行控制的可编程控制模块；所述可编程控制模块具有用于与上位机通信的MPI总线接口与PROFIBUS总线接口，以完成上位机与变频控制模块、伺服控制模块、可编程控制模块间的数据交换过程，从而构造了闭环式的控制回路；进一步的，作为本发明的优选所述可编程控制模块内编辑有用于实现倒棱加工控制、急停控制、事故报警控制以及联锁控制的本地自动控制数据库；其PLC编程使用WINDOWS操作***下安装的SIMATIC STEP 7V5.5。
(4)作为控制中心的上位机，所述上位机装载有实时更新并存储***相关运行数据的历史数据库以及定期自动更新的专家数据库；进一步的，作为本发明的优选所述上位机内部嵌入多种控制模式程序，所述控制模式程序包括自动控制模式、手动控制模式、半自动控制模式。所述上位机通过MPI总线、PROFIBUS总线与可编程控制器进行连接，从而使得人机交互界面与变频控制模块、伺服控制模块及可编程控制模块能够进行数据交换，以构成闭环式的控制回路。
(5)以及用于实时采集倒棱机的主轴旋转电机及倒棱机进给电机的速度信号的速度检测模块，其通过装载于可编程控制模块内的超限保护程序判断主轴旋转电机或者倒棱机进给电机是否存在超速问题。具体的其通过将获得的电机速度与预设的超限保护阈值进行比对来判定电机运行状态是否正常若判定电机超速则输出故障信号进行故障报警。
进一步的，作为本发明的优选
所述的***还包括用于与***其他设备交互的DP扩展通讯模块。同时***可以通过HMI操作屏进行设定规格，实现从数据库配方中自动获取刀盘转速和进给量，对刀盘转速和进给量进行自动控制，解决了工艺参数、物料跟踪等一系列问题。
本发明的另一目的是要提供一种对大壁厚钢管的多角度平头倒棱加工进行控制方法，其特征在于，如图2，包括如下步骤：
步骤1、通过变频控制模块控制倒棱机的主轴旋转电机，并通过伺服控制模块控制倒棱机的进给电机；同时通过速度检测模块实时采集倒棱机的主轴旋转电机及倒棱机进给电机的速度信号；
步骤2、通过可编程控制模块对倒棱机主轴旋转电机以及倒棱机进给电机进行控制，所述可编程控制模块具有用于与上位机通信的MPI总线接口与PROFIBUS总线接口，以完成上位机与变频控制模块、伺服控制模块、可编程控制模块间的数据交换过程，从而构造了闭环式的控制回路；通过可编程控制模块内装载超限保护程序实时判断当前主轴旋转电机或者倒棱机进给电机是否存在超速问题，是则停机并向上位机报警；
步骤3、通过上位机实时存储***相关运行数据的历史数据，并基于所述历史数据创建相应的历史数据库，同时上位机定期联网自动更新预存的专家数据库。
进一步的，作为本发明的优选
所述可编程控制模块内编辑有用于实现倒棱加工控制、急停控制、事故报警控制以及联锁控制的本地自动控制数据库。
进一步的，作为本发明的优选
所述上位机内部嵌入多种控制模式程序，所述控制模式程序包括自动控制模式、手动控制模式、半自动控制模式。
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揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种倒棱机自动控制***，其与倒棱机相连接，其特征在于，包括：
与倒棱机的主轴旋转电机相连接的变频控制模块，其用于控制倒棱机的主轴旋转电机；
与倒棱机进给电机相连接的伺服控制模块，其用于控制倒棱机的进给电机；
分别与所述变频控制模块、伺服控制模块相连接，其用于对倒棱机主轴旋转电机以及倒棱机进给电机进行控制的可编程控制模块；所述可编程控制模块具有用于与上位机通信的MPI总线接口与PROFIBUS总线接口，以完成上位机与变频控制模块、伺服控制模块、可编程控制模块间的数据交换过程，从而构造了闭环式的控制回路；
作为控制中心的上位机，所述上位机装载有实时更新并存储***相关运行数据的历史数据库以及定期自动更新的专家数据库；
以及用于实时采集倒棱机的主轴旋转电机及倒棱机进给电机的速度信号的速度检测模块，其通过装载于可编程控制模块内的超限保护程序判断主轴旋转电机或者倒棱机进给电机是否存在超速问题。
2.根据权利要求1所述的倒棱机自动控制***，其特征在于：
所述的***还包括用于与***其他设备交互的DP扩展通讯模块。
3.根据权利要求1所述的倒棱机自动控制***，其特征在于：
所述变频控制模块包括交流变频调速器以及编码器。
4.根据权利要求1所述的倒棱机自动控制***，其特征在于：
所述可编程控制模块内编辑有用于实现倒棱加工控制、急停控制、事故报警控制以及联锁控制的本地自动控制数据库。
5.根据权利要求1所述的倒棱机自动控制***，其特征在于：
所述上位机内部嵌入多种控制模式程序，所述控制模式程序包括自动控制模式、手动控制模式、半自动控制模式。
6.一种对大壁厚钢管的多角度平头倒棱加工进行控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、通过变频控制模块控制倒棱机的主轴旋转电机，并通过伺服控制模块控制倒棱机的进给电机；同时通过速度检测模块实时采集倒棱机的主轴旋转电机及倒棱机进给电机的速度信号；
步骤2、通过可编程控制模块对倒棱机主轴旋转电机以及倒棱机进给电机进行控制，所述可编程控制模块具有用于与上位机通信的MPI总线接口与PROFIBUS总线接口，以完成上位机与变频控制模块、伺服控制模块、可编程控制模块间的数据交换过程，从而构造了闭环式的控制回路；通过可编程控制模块内装载超限保护程序实时判断当前主轴旋转电机或者倒棱机进给电机是否存在超速问题，是则停机并向上位机报警；
步骤3、通过上位机实时存储***相关运行数据的历史数据，并基于所述历史数据创建相应的历史数据库，并上位机定期联网自动更新预存的专家数据库。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
所述可编程控制模块内编辑有用于实现倒棱加工控制、急停控制、事故报警控制以及联锁控制的本地自动控制数据库。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
所述上位机内部嵌入多种控制模式程序，所述控制模式程序包括自动控制模式、手动控制模式、半自动控制模式。
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