[发明专利]一种管身卷制设备电气自动化控制系统

说明书

本发明提供了一种管身卷制设备电气自动化控制系统，管身卷制设备生产过程中的自动化任务由控制器完成，由有带材压制系统和带材卷绕系统的稳定力矩控制、带材输送速度的跟随控制、双轴伺服运动的联动控制、压轮轧制力和卷绕挤压力的实时采集和故障监控；人机交互由操控显示单元实现，带材压制和卷绕过程中轧制力和挤压力的测量由压力传感器和双向轴销传感器实现。本发明在金属软管制造工艺具体参数未知的情况下，通过管身卷制设备的稳定力矩控制实现卷绕速度对带材输送速度的跟随控制，从而达到软管卷制过程中力矩稳定性和速度一致性控制的目的，进而实现软管卷制成品率、管身外径一致性和软管生产效率的提高。

技术领域

本发明涉及电气控制领域，具体涉及一种管身卷制设备的制系统。

背景技术

管身卷制设备是金属软管生产线的核心设备，主要作用是卷制线导水下航行器用P4型不锈钢金属软管管身。管身卷制设备主要由带材输送系统、带材压制系统、带材卷绕系统、电气控制系统、管身排放架和软管盘绕装置等组成。带材压制系统和带材卷绕系统均采用伺服电机驱动，分别实现带材的压制变形和带材变形后的螺旋线滚动绞合。现有技术的管身卷制设备进行带材压制和卷绕时，其压轮轧制力和卷绕挤压力的大小均需要操作人员反复试调，因此卷制出来的软管，无论是柔韧性、管身外径还是卷制成品率均与人为因素关系很大，从而严重影响了金属软管的生产效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种管身卷制设备电气自动化控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种管身卷制设备电气自动化控制系统，包括带材压制系统、带材卷绕系统和电气自动化控制系统，其中，电气自动化控制系统包括控制器及扩展模拟量采集单元、压力传感器、双向轴销传感器、信号放大器、压制电机驱动器、卷制电机驱动器和操控显示单元，管身卷制设备生产过程中的自动化任务由控制器完成，由有带材压制系统和带材卷绕系统的稳定力矩控制、带材输送速度的跟随控制、双轴伺服运动的联动控制、压轮轧制力和卷绕挤压力的实时采集和故障监控；人机交互由操控显示单元实现，带材压制和卷绕过程中轧制力和挤压力的测量由压力传感器和双向轴销传感器实现；

管身卷制设备电气自动化控制系统上电后，通过操控显示单元设定管身卷绕参数，并通过EtherNet/IP端口将卷绕参数发送至控制器，控制器将卷绕参数解算后经EtherCat端口分别传送至压制电机驱动器和卷绕电机驱动器，从而完成压制伺服电机和卷绕伺服电机的联动控制；压制伺服电机通过减速器带动压制轮系转动，实现带材的压制成型，带材压制时通过安装于压力轮系上的压力传感器进行压力实时测量，测量信号经信号放大器放大处理后，将与压力值成比例关系的模拟量信号反馈至扩展模拟量采集单元，扩展模拟量采集单元将采集处理后的压力值存入到控制器的寄存器列表内，作为控制器稳定力矩控制的一个反馈量；同时，带材随着压制轮系的压制成型，按照设定速度进入卷绕系统，卷绕伺服电机通过减速器及传动机构带动卷绕轮系转动，实现压制成型带材的卷制，带材卷制时通过安装于卷绕轮系上的双向轴销传感器进行卷绕挤压力实时测量，测量信号经信号放大器放大处理后，将与挤压力值成比例关系的模拟量信号反馈至扩展模拟量采集单元，扩展模拟量采集单元将采集处理后的挤压力值存入到控制器的寄存器列表内，作为控制器稳定力矩控制的另一个反馈量；此外，压制电机驱动器和卷绕电机驱动器通过EherCat端口，将压制伺服电机和卷绕伺服电机的实时转速反馈至控制器，作为带材输送速度跟随控制的两个反馈量。最后，控制器利用压制轮系的压力值、卷绕轮系的挤压力值、压制伺服电机转速值和卷绕伺服电机转速值，经相应的控制算法处理后，最终实现管身卷制系统的稳定力矩控制和带材输送速度的跟随控制。同时，控制器利用EtherNet/IP端口将压制轮系的压力值、卷绕轮系的挤压力值、压制伺服电机转速值、卷绕伺服电机转速值回送至操控显示单元，实现带材压制和卷制参数的实时监控。