本發(fā)明涉及一種鋼管自動成型機控制系統(tǒng)，適用于機械領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鋼管的六角形包裝具有形狀穩(wěn)定，堆放時受力面大，整齊美觀，經(jīng)濟易行等諸多優(yōu)點，在實際生產(chǎn)中被大多數(shù)廠家采用。目前全自動的鋼管六角形成型打捆設(shè)備主要從國外引進，因此這方面的研究對于取代進口具有很重要的意義。

鋼管成型的過程分成幾個步驟：單根鋼管對齊，一層鋼管準備，電磁吊搬運管層到成型料框，成捆輸出至打捆工位，打捆，稱重，鋼管捆人庫。鋼管到達對齊工位后，對齊輥道轉(zhuǎn)動，對齊到位傳感器檢測到鋼管時，對齊完成，撥料機構(gòu)將鋼管撥到屯管工位(斜臺架)上，鋼管靠自身重量滾動到擋塊處，同時對鋼管計數(shù)，當屯管位的鋼管數(shù)量累計到預(yù)設(shè)值時，擋塊下降，屯管位的鋼管繼續(xù)滾動到起吊工位(可抬乎的斜臺架)上，待鋼管全部轉(zhuǎn)移到起吊臺上后，屯管位的擋塊抬起，開始為下一層屯管，同時起吊臺抬起，層管準備完畢，電磁吊取料機構(gòu)將準備好的一層鋼管搬運到成型料框上；如果整捆成型未完成，料框豎直位量調(diào)整機構(gòu)調(diào)整好接料位置，否則，調(diào)整機構(gòu)將成型料框下降到底，捆運輸車將它運到打捆位打捆，打捆結(jié)束后，管捆稱重，送人倉庫。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出了一種鋼管自動成型機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)運行良好，成型質(zhì)量和效率能達到國外同類產(chǎn)品水平，較好地滿足鋼管行業(yè)的包裝需要，控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線技術(shù)，具有較強的擴展性，可以方便地增加具有PROFlBUS-DP接口的設(shè)備，系統(tǒng)還可以通過TCP/IP協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫功能向上級計算提供數(shù)據(jù)服務(wù)，為實現(xiàn)企業(yè)的信息化管理提供有利條件。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：所述控制系統(tǒng)核心采用的是西門子S7300系列的PLC，主站PLC一方面協(xié)調(diào)各個從站協(xié)同工作，一方面對液壓伺服系統(tǒng)進行控制，從站1和從站2是兩個分布式IO，負責響應(yīng)操作終端的輸入和傳感器的輸入以及到各執(zhí)行元件的輸出，上位機和PLC之間通過PROFIBUS PD協(xié)議或者MPI協(xié)議進行通訊，上位機通過MOXA擴展卡分別和銘牌打印機、報表打印機、稱重儀表相連。

所述上位機監(jiān)控軟件采用BORLAND公司的DEL-PHl6.0而開發(fā)的，可以運行在windows NT/2000/XP操作系統(tǒng)上,系統(tǒng)功能完善，界面友好，穩(wěn)定可靠,系統(tǒng)采用模塊化、接口化的開放式設(shè)計，有較好的可擴展性。上位機監(jiān)控軟件可以對系統(tǒng)的所有狀態(tài)進行實時監(jiān)控，包括傳感器的狀態(tài)、工作狀態(tài)，當出現(xiàn)故障，傳感器不能正常工作或者系統(tǒng)通訊不暢時，系統(tǒng)可以對異常情況進行診斷和分析，并提示用戶采取相應(yīng)的措施。系統(tǒng)需要的參數(shù)有：鋼管參數(shù)、成型參數(shù)、軟件運行配置參數(shù)，這些參數(shù)使得系統(tǒng)有較好的靈活性和通用性，上位機根據(jù)前面提出的六角成型的數(shù)學(xué)模型把相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)換成便于PLC程序直接使用的數(shù)據(jù)，如鋼管的層數(shù)、每層的管數(shù)。打捆完成后，系統(tǒng)將打捆的信息保存到數(shù)據(jù)庫中，這樣就可以對生產(chǎn)記錄進行統(tǒng)計、查詢、生成報表、打印報表等處理，同時可以將每l捆鋼管的信息打印成銘牌，附在成品捆上。此功能包括權(quán)限管理、密碼管理，操作人員在登錄界面中正確地輸入姓名和密碼后進人程序，數(shù)據(jù)庫中保留每個操作人員的操作記錄，這樣為職工考勤和鋼管的質(zhì)量管理提供客觀依據(jù)。

所述PLC軟件用西門子STEP7軟件編寫，程序設(shè)計采用了模塊化方法，將控制功能細分成子功能塊；對于相同或相似的控制對象，建立受控對象的通用控制模型，對應(yīng)不同的數(shù)據(jù)塊，如控制電磁吊水平運動和豎直運動的兩組液壓缸，它們的控制方式是一樣的，只是位移和速度不相同，因此可以用一個通用模型來控制。為了提高成型機的工作效率，系統(tǒng)采用順序動作模式和并行模式相結(jié)合的控制方式，電磁吊取放鋼管的過程和準備下一層鋼管的過程可以同時進行，成型完畢后，捆運輸車將鋼管輸出至打捆工位，打捆完畢后再返回，在這個過程中，成型機可以準備下一捆鋼管的成型。

本發(fā)明的有益效果是：該控制系統(tǒng)系統(tǒng)運行良好，成型質(zhì)量和效率能達到國外同類產(chǎn)品水平，較好地滿足鋼管行業(yè)的包裝需要，控制系統(tǒng)采用了現(xiàn)場總線技術(shù)，具有較強的擴展性，可以方便地增加具有PROFlBUS-DP接口的設(shè)備，系統(tǒng)還可以通過TCP/IP協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫功能向上級計算提供數(shù)據(jù)服務(wù)，為實現(xiàn)企業(yè)的信息化管理提供有利條件。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)控制的總體框圖。

圖2是本發(fā)明的系統(tǒng)控制流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。

如圖1，控制系統(tǒng)核心采用的是西門子S7300系列的PLC，主站PLC一方面協(xié)調(diào)各個從站協(xié)同工作，一方面對液壓伺服系統(tǒng)進行控制，從站1和從站2是兩個分布式IO，負責響應(yīng)操作終端的輸入和傳感器的輸入以及到各執(zhí)行元件的輸出，上位機和PLC之間通過PROFIBUS PD協(xié)議或者MPI協(xié)議進行通訊，上位機通過MOXA擴展卡分別和銘牌打印機、報表打印機、稱重儀表相連。

上位機監(jiān)控軟件采用BORLAND公司的DEL-PHl6.0而開發(fā)的，可以運行在windows NT/2000/XP操作系統(tǒng)上,系統(tǒng)功能完善，界面友好，穩(wěn)定可靠，系統(tǒng)采用模塊化、接口化的開放式設(shè)計，有較好的可擴展性。上位機監(jiān)控軟件可以對系統(tǒng)的所有狀態(tài)進行實時監(jiān)控，包括傳感器的狀態(tài)、工作狀態(tài)，當出現(xiàn)故障，傳感器不能正常工作或者系統(tǒng)通訊不暢時，系統(tǒng)可以對異常情況進行診斷和分析，并提示用戶采取相應(yīng)的措施。系統(tǒng)需要的參數(shù)有：鋼管參數(shù)、成型參數(shù)、軟件運行配置參數(shù)，這些參數(shù)使得系統(tǒng)有較好的靈活性和通用性，上位機根據(jù)前面提出的六角成型的數(shù)學(xué)模型把相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)換成便于PLC程序直接使用的數(shù)據(jù)，如鋼管的層數(shù)、每層的管數(shù)。打捆完成后，系統(tǒng)將打捆的信息保存到數(shù)據(jù)庫中，這樣就可以對生產(chǎn)記錄進行統(tǒng)計、查詢、生成報表、打印報表等處理，同時可以將每l捆鋼管的信息打印成銘牌，附在成品捆上。此功能包括權(quán)限管理、密碼管理，操作人員在登錄界面中正確地輸入姓名和密碼后進人程序，數(shù)據(jù)庫中保留每個操作人員的操作記錄，這樣為職工考勤和鋼管的質(zhì)量管理提供客觀依據(jù)。

如圖2，PLC軟件用西門子STEP7軟件編寫，程序設(shè)計采用了模塊化方法，將控制功能細分成子功能塊；對于相同或相似的控制對象，建立受控對象的通用控制模型，對應(yīng)不同的數(shù)據(jù)塊，如控制電磁吊水平運動和豎直運動的兩組液壓缸，它們的控制方式是一樣的，只是位移和速度不相同，因此可以用一個通用模型來控制。為了提高成型機的工作效率，系統(tǒng)采用順序動作模式和并行模式相結(jié)合的控制方式，電磁吊取放鋼管的過程和準備下一層鋼管的過程可以同時進行，成型完畢后，捆運輸車將鋼管輸出至打捆工位，打捆完畢后再返回，在這個過程中，成型機可以準備下一捆鋼管的成型。

為了提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)速度，系統(tǒng)對每個液壓缸分別進行PID控制，液壓缸、位移傳感器、模擬量輸入輸入模塊、PID控制器以及比例電磁閥構(gòu)成一個位置控制環(huán)，液壓位置伺服系統(tǒng)在控制結(jié)構(gòu)上是一個包含振蕩環(huán)節(jié)的I型系統(tǒng)，PID控制器的引入使得系統(tǒng)多了一個積分環(huán)節(jié)，系統(tǒng)變成Ⅱ型系統(tǒng)，系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差減小，兩個缸的同步主要根據(jù)一個基于規(guī)則的比較算法來實現(xiàn)，當油缸出現(xiàn)同步誤差時，系統(tǒng)根據(jù)誤差大小和誤差的變化量，用比較算法得出一個位移設(shè)定的調(diào)整量，并根據(jù)調(diào)整量，對理想的位移設(shè)定值進行修正，位移超前的回路，設(shè)定值減小一個調(diào)整董；位移滯后的，設(shè)定值加上一個調(diào)整量，這樣修正后，兩個回路再分別進行PID運算，輸出比例閥的執(zhí)行量。很顯然，位移超前回路的比例換向閥的開口相對減小，液壓缸速度相對降低；位移滯后回路的閥開口相對增大，液壓缸速度相對提高，由此可見，通過控制系統(tǒng)的調(diào)整后，同步誤差趨于減小。