本實用新型涉及鋼管換型設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大型方矩鋼管生產(chǎn)線自動換型控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前大型方矩鋼管生產(chǎn)線采用的先進(jìn)直接成型技術(shù)，可以在不更換軋輥的情況下完成換型以生產(chǎn)不同規(guī)格的方矩管。但是在現(xiàn)有技術(shù)下，生產(chǎn)過程還無法實現(xiàn)在鋼管換型過程中模具更換工段的自動化，每次換型時都需要更換模具并由人工重新調(diào)整參數(shù)。

由于生產(chǎn)不同型號的鋼管需要采用不同規(guī)格的軋輥，目前人工計算配輥數(shù)據(jù)的精度無法保證。在換型過程中，完全依靠人工手動調(diào)節(jié)，按照標(biāo)尺刻度目測，存在較大誤差。而配輥調(diào)節(jié)需要3-5人，平均耗時3-5小時，在此期間生產(chǎn)線不能進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，造成了嚴(yán)重的時間和人力浪費。綜上，當(dāng)前的生產(chǎn)線換型方式存在成本高、效率低、誤差大的問題，還需對自動化方面進(jìn)行改進(jìn)、提高鋼管換型精度，減少人工浪費從而規(guī)避潛在的現(xiàn)場作業(yè)人員人身安全問題，以及因人為原因造成的現(xiàn)場設(shè)備故障等情況。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型要解決的技術(shù)問題是：提供一種大型方矩鋼管生產(chǎn)線自動換型控制系統(tǒng)；該專利用于實現(xiàn)自動更換模具和調(diào)節(jié)參數(shù)，提高大型鋼管換型精度，減少人工浪費與閑置作用。

本實用新型為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：

一種大型方矩鋼管生產(chǎn)線自動換型控制系統(tǒng)，至少包括：

用于監(jiān)控軋輥位置信息的位移傳感器；

用于限制軋輥運動范圍的限位開關(guān)；

用于接收上述位移傳感器和限位開關(guān)的輸出信息的從站；所述從站通過I/O接口與位移傳感器、限位開關(guān)電連接；所述從站的型號為西門子ET200M；

用于與上述從站進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的主站；上述主站和從站之間通過PROFINET總線進(jìn)行連接；所述主站包括：型號為西門子S7-1500的PLC、以及與上述PLC電連接的觸摸屏；

用于與上述主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的上位機(jī)；上述上位機(jī)和主站之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行連接。

作為優(yōu)選，本專利還采用了如下的技術(shù)特征：

更進(jìn)一步：所述位移傳感器至少有兩個，所述限位開關(guān)至少有兩個，所述從站至少有兩臺。

更進(jìn)一步：所述I/O接口與位移傳感器、限位開關(guān)之間通過雙絞線連接。

本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是：

1.本實用新型的一級網(wǎng)絡(luò)采用PROFINET分布式現(xiàn)場總線，現(xiàn)場信號通過ET200M遠(yuǎn)程站采集數(shù)據(jù)，然后傳遞給S7-1500主站。PLC主站與觸摸屏、ET200M之間的數(shù)據(jù)傳遞和交換都在現(xiàn)場總線上完成，可靠性高。通過網(wǎng)絡(luò)直接連接傳感器、儀表和交直流傳動裝置等設(shè)備，減少中間環(huán)節(jié)，簡便直接。用網(wǎng)絡(luò)通訊代替點對點連接，用簡單的雙絞線代替復(fù)雜的接線，可減少3/4的電纜數(shù)量，降低安裝費用、維護(hù)更方便。模塊化結(jié)構(gòu)，易于維修更換。

2.本實用新型的二級網(wǎng)絡(luò)采用西門子工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)上位機(jī)與PLC之間的通訊，具備實時性、快速性、兼容性和高度的可靠性。在一個網(wǎng)絡(luò)上能夠訪問PLC的數(shù)據(jù)，各單體設(shè)備之間的實時數(shù)據(jù)傳遞可以不必通過硬件連線完成。在網(wǎng)絡(luò)中的任一臺上位機(jī)上都能對任一臺單體設(shè)備的運行進(jìn)行監(jiān)控，既充分發(fā)揮了網(wǎng)絡(luò)通訊的優(yōu)勢又能極大地節(jié)約硬件投資和安裝費用。

3.本實用新型采用S7-1500+ET200M的總線結(jié)構(gòu)，主基架和CPU采用S7-1500系統(tǒng)，輸入、輸出模塊采用ET200M遠(yuǎn)程站。這種結(jié)構(gòu)結(jié)合了S7-1500的高速可靠性和ET200M的性能可靠和經(jīng)濟(jì)實用性，是最優(yōu)的投資方案。

4.本實用新型采用遠(yuǎn)程I/O模塊，所有I/O模塊都掛在ET200M遠(yuǎn)程站上，模塊采集的數(shù)據(jù)通過PROFINET總線傳給S7-1500主機(jī)架，主機(jī)架上只配置特殊模塊。更換ET200M站上的模塊時，只需將該站的電源關(guān)掉，而不影響主機(jī)架上CPU的運行。這種方案結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)約成本、維護(hù)方便、性能完全可靠。

附圖說明

圖1是本實用新型的電路框圖；

圖2是本實用新型的工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)圖；

具體實施方式

為能進(jìn)一步了解本實用新型的實用新型內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下：

請參閱圖1和圖2，一種大型方矩鋼管生產(chǎn)線自動換型控制系統(tǒng)，包括：傳感器網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控柜、總控柜三部分；其中：

該傳感器網(wǎng)絡(luò)包括：用于監(jiān)控軋輥位置信息的位移傳感器；用于限制軋輥運動范圍的限位開關(guān)；

該監(jiān)控柜包括：用于接收上述位移傳感器和限位開關(guān)輸出信息的從站；所述從站通過I/O接口與位移傳感器、限位開關(guān)電連接；

該總控柜包括：用于與上述從站進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的主站；用于與上述主站進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的上位機(jī)；上述主站和從站之間通過PROFINET總線進(jìn)行連接；上述上位機(jī)和主站之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行連接。

作為優(yōu)選，在本優(yōu)選實施例中：

所述從站的型號為西門子ET200M。

所述主站包括：型號為西門子S7-1500的PLC、以及與上述PLC電連接的觸摸屏。

所述位移傳感器至少有兩個，所述限位開關(guān)至少有兩個，所述從站至少有兩臺。

所述I/O接口與位移傳感器、限位開關(guān)之間通過雙絞線連接。

上述優(yōu)選實施例中：大型鋼管生產(chǎn)線自動換型系統(tǒng)采用集中分布式方案：分為主站人機(jī)界面控制系統(tǒng)和從站自動控制系統(tǒng)，現(xiàn)場通信采用PROFINET總線標(biāo)準(zhǔn)，包括上位機(jī)、主站、主站電氣柜、從站、從站電氣柜、觸摸屏、電機(jī)、檢距傳感器57個、限位開關(guān)57個、連接線若干。主站電氣柜內(nèi)的控制器與觸摸屏等設(shè)備連接，用于對設(shè)備運行實時操作、監(jiān)控，一臺機(jī)組由檢距傳感器、電機(jī)和限位開關(guān)構(gòu)成。

系統(tǒng)開始運行后，首先選擇手/自動方式，選擇自動方式，首先進(jìn)行故障診斷，發(fā)生故障的話便進(jìn)行故障定位，對不能自動運行的機(jī)組報警，無故障進(jìn)行機(jī)組調(diào)零，調(diào)零完成后給定配方進(jìn)行上輥動作，調(diào)整完畢后進(jìn)行下輥動作，下輥調(diào)整完畢后設(shè)備開始運行，換型后設(shè)備停止運行重新調(diào)零。

現(xiàn)場通過電機(jī)轉(zhuǎn)動直接控制軋輥移動達(dá)到鋼管換型的效果，操作人員可在觸摸屏及上位機(jī)上設(shè)置需要換型的參數(shù)，上位控制系統(tǒng)由兩級通信網(wǎng)絡(luò)控制電機(jī)啟動，軋輥移動至限位開關(guān)即邏輯零點后觸發(fā)限位開關(guān)，限位開關(guān)閉合置位為1。由硬接線將限位開關(guān)閉合狀態(tài)發(fā)送至限位開關(guān)對應(yīng)機(jī)組的從站控制器后經(jīng)一級網(wǎng)絡(luò)傳輸至主站控制器PLC，進(jìn)行下位程序處理，對電機(jī)發(fā)出制動指令。同時，數(shù)據(jù)采集處理將零點位置的絕對值與從檢距傳感器接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行求差運算，并將運算結(jié)果發(fā)送至上位控制系統(tǒng)。上位控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集處理單元內(nèi)計數(shù)器的運算結(jié)果與規(guī)定所需的鋼管換型尺寸進(jìn)行比較，直至運算結(jié)果與所需鋼管換型尺寸相符合時，上位控制系統(tǒng)對電機(jī)發(fā)出停止指令。同時通過兩級通訊網(wǎng)絡(luò)將控制結(jié)果反饋至上位控制系統(tǒng)，操作人員可對控制結(jié)果進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

所述的兩級通訊網(wǎng)絡(luò)：一級網(wǎng)絡(luò)采用PROFINET分布式現(xiàn)場總線，實現(xiàn)PLC與I/0口機(jī)組間的數(shù)據(jù)通信。二級網(wǎng)絡(luò)為工業(yè)以太網(wǎng)Ethernet/IP，實現(xiàn)PLC與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換通訊。

所述的觸摸屏選用KTP1000型彩屏，與主站設(shè)置在中控柜中，用于監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備的實時狀態(tài)和調(diào)節(jié)控制參數(shù)值。

1.該方案的成型平輥過程PLC控制系統(tǒng)由兩級通訊網(wǎng)絡(luò)組成，一級為PROFINET網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)PLC與I/O口機(jī)組之間的數(shù)據(jù)通信，另一級以工業(yè)以太網(wǎng)EtherNet/IP，實現(xiàn)PLC與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換和通訊，觸摸屏及主站設(shè)置在中控柜，對成型平輥過程和設(shè)備運行進(jìn)行實時操作、監(jiān)控。

2.系統(tǒng)開始運行后，首先選擇手/自動方式，選擇自動方式，首先進(jìn)行故障診斷，發(fā)生故障的話便進(jìn)行故障定位，對不能自動運行的機(jī)組報警，無故障進(jìn)行機(jī)組調(diào)零，調(diào)零完成后給定配方進(jìn)行上輥動作，調(diào)整完畢后進(jìn)行下輥動作，下輥調(diào)整完畢后設(shè)備開始運行，換型后設(shè)備停止運行重新調(diào)零。

3.現(xiàn)場通過電機(jī)轉(zhuǎn)動直接控制軋輥移動達(dá)到鋼管換型的效果，操作人員可在觸摸屏及上位機(jī)上設(shè)置需要換型的參數(shù)，上位控制系統(tǒng)由兩級通信網(wǎng)絡(luò)控制電機(jī)啟動，軋輥移動至限位開關(guān)即邏輯零點后觸發(fā)限位開關(guān)，限位開關(guān)閉合置位為1。由硬接線將限位開關(guān)閉合狀態(tài)發(fā)送至限位開關(guān)對應(yīng)機(jī)組的從站控制器后經(jīng)一級網(wǎng)絡(luò)傳輸至主站控制器PLC，進(jìn)行下位程序處理，對電機(jī)發(fā)出制動指令。同時，數(shù)據(jù)采集處理將零點位置的絕對值與從檢距傳感器接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行求差運算，并將運算結(jié)果發(fā)送至上位控制系統(tǒng)。上位控制系統(tǒng)對數(shù)據(jù)采集處理單元內(nèi)計數(shù)器的運算結(jié)果與規(guī)定所需的鋼管換型尺寸進(jìn)行比較，直至運算結(jié)果與所需鋼管換型尺寸相符合時，上位控制系統(tǒng)對電機(jī)發(fā)出停止指令。同時通過兩級通訊網(wǎng)絡(luò)將控制結(jié)果反饋至上位控制系統(tǒng)，操作人員可對控制結(jié)果進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

以上對本實用新型的實施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認(rèn)為用于限定本實用新型的實施范圍。凡依本實用新型申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內(nèi)。