大型方矩鋼管生產線自動換型控制系統的制作方法

本實用新型涉及鋼管換型設備技術領域，特別是涉及一種大型方矩鋼管生產線自動換型控制系統。

背景技術：

目前大型方矩鋼管生產線采用的先進直接成型技術，可以在不更換軋輥的情況下完成換型以生產不同規格的方矩管。但是在現有技術下，生產過程還無法實現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整參數。

由于生產不同型號的鋼管需要采用不同規格的軋輥，目前人工計算配輥數據的精度無法保證。在換型過程中，完全依靠人工手動調節，按照標尺刻度目測，存在較大誤差。而配輥調節需要3-5人，平均耗時3-5小時，在此期間生產線不能進行生產作業，造成了嚴重的時間和人力浪費。綜上，當前的生產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行改進、提高鋼管換型精度，減少人工浪費從而規避潛在的現場作業人員人身安全問題，以及因人為原因造成的現場設備故障等情況。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種大型方矩鋼管生產線自動換型控制系統；該專利用于實現自動更換模具和調節參數，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中存在的技術問題所采取的技術方案是：

一種大型方矩鋼管生產線自動換型控制系統，至少包括：

用于監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；

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

用于與上述從站進行數據交互的主站；上述主站和從站之間通過PROFINET總線進行連接；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；

用于與上述主站進行數據交互的上位機；上述上位機和主站之間通過以太網進行連接。

作為優選，本專利還采用了如下的技術特征：

更進一步：所述位移傳感器至少有兩個，所述限位開關至少有兩個，所述從站至少有兩臺。

更進一步：所述I/O接口與位移傳感器、限位開關之間通過雙絞線連接。

本實用新型具有的優點和積極效果是：

1.本實用新型的一級網絡采用PROFINET分布式現場總線，現場信號通過ET200M遠程站采集數據，然后傳遞給S7-1500主站。PLC主站與觸摸屏、ET200M之間的數據傳遞和交換都在現場總線上完成，可靠性高。通過網絡直接連接傳感器、儀表和交直流傳動裝置等設備，減少中間環節，簡便直接。用網絡通訊代替點對點連接，用簡單的雙絞線代替復雜的接線，可減少3/4的電纜數量，降低安裝費用、維護更方便。模塊化結構，易于維修更換。

2.本實用新型的二級網絡采用西門子工業以太網實現上位機與PLC之間的通訊，具備實時性、快速性、兼容性和高度的可靠性。在一個網絡上能夠訪問PLC的數據，各單體設備之間的實時數據傳遞可以不必通過硬件連線完成。在網絡中的任一臺上位機上都能對任一臺單體設備的運行進行監控，既充分發揮了網絡通訊的優勢又能極大地節約硬件投資和安裝費用。

3.本實用新型采用S7-1500+ET200M的總線結構，主基架和CPU采用S7-1500系統，輸入、輸出模塊采用ET200M遠程站。這種結構結合了S7-1500的高速可靠性和ET200M的性能可靠和經濟實用性，是最優的投資方案。

4.本實用新型采用遠程I/O模塊，所有I/O模塊都掛在ET200M遠程站上，模塊采集的數據通過PROFINET總線傳給S7-1500主機架，主機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掉，而不影響主機架上CPU的運行。這種方案結構簡單、節約成本、維護方便、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結構圖；

具體實施方式

為能進一步了解本實用新型的實用新型內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1和圖2，一種大型方矩鋼管生產線自動換型控制系統，包括：傳感器網絡、監控柜、總控柜三部分；其中：

該傳感器網絡包括：用于監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；

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

該總控柜包括：用于與上述從站進行數據交互的主站；用于與上述主站進行數據交互的上位機；上述主站和從站之間通過PROFINET總線進行連接；上述上位機和主站之間通過以太網進行連接。

作為優選，在本優選實施例中：

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、限位開關之間通過雙絞線連接。

上述優選實施例中：大型鋼管生產線自動換型系統采用集中分布式方案：分為主站人機界面控制系統和從站自動控制系統，現場通信采用PROFINET總線標準，包括上位機、主站、主站電氣柜、從站、從站電氣柜、觸摸屏、電機、檢距傳感器57個、限位開關57個、連接線若干。主站電氣柜內的控制器與觸摸屏等設備連接，用于對設備運行實時操作、監控，一臺機組由檢距傳感器、電機和限位開關構成。

系統開始運行后，首先選擇手/自動方式，選擇自動方式，首先進行故障診斷，發生故障的話便進行故障定位，對不能自動運行的機組報警，無故障進行機組調零，調零完成后給定配方進行上輥動作，調整完畢后進行下輥動作，下輥調整完畢后設備開始運行，換型后設備停止運行重新調零。

現場通過電機轉動直接控制軋輥移動達到鋼管換型的效果，操作人員可在觸摸屏及上位機上設置需要換型的參數，上位控制系統由兩級通信網絡控制電機啟動，軋輥移動至限位開關即邏輯零點后觸發限位開關，限位開關閉合置位為1。由硬接線將限位開關閉合狀態發送至限位開關對應機組的從站控制器后經一級網絡傳輸至主站控制器PLC，進行下位程序處理，對電機發出制動指令。同時，數據采集處理將零點位置的絕對值與從檢距傳感器接收的數據進行求差運算，并將運算結果發送至上位控制系統。上位控制系統對數據采集處理單元內計數器的運算結果與規定所需的鋼管換型尺寸進行比較，直至運算結果與所需鋼管換型尺寸相符合時，上位控制系統對電機發出停止指令。同時通過兩級通訊網絡將控制結果反饋至上位控制系統，操作人員可對控制結果進行遠程控制。

所述的兩級通訊網絡：一級網絡采用PROFINET分布式現場總線，實現PLC與I/0口機組間的數據通信。二級網絡為工業以太網Ethernet/IP，實現PLC與上位機之間的數據交換通訊。

所述的觸摸屏選用KTP1000型彩屏，與主站設置在中控柜中，用于監控現場設備的實時狀態和調節控制參數值。

1.該方案的成型平輥過程PLC控制系統由兩級通訊網絡組成，一級為PROFINET網絡，實現PLC與I/O口機組之間的數據通信，另一級以工業以太網EtherNet/IP，實現PLC與上位機之間的數據交換和通訊，觸摸屏及主站設置在中控柜，對成型平輥過程和設備運行進行實時操作、監控。

2.系統開始運行后，首先選擇手/自動方式，選擇自動方式，首先進行故障診斷，發生故障的話便進行故障定位，對不能自動運行的機組報警，無故障進行機組調零，調零完成后給定配方進行上輥動作，調整完畢后進行下輥動作，下輥調整完畢后設備開始運行，換型后設備停止運行重新調零。

3.現場通過電機轉動直接控制軋輥移動達到鋼管換型的效果，操作人員可在觸摸屏及上位機上設置需要換型的參數，上位控制系統由兩級通信網絡控制電機啟動，軋輥移動至限位開關即邏輯零點后觸發限位開關，限位開關閉合置位為1。由硬接線將限位開關閉合狀態發送至限位開關對應機組的從站控制器后經一級網絡傳輸至主站控制器PLC，進行下位程序處理，對電機發出制動指令。同時，數據采集處理將零點位置的絕對值與從檢距傳感器接收的數據進行求差運算，并將運算結果發送至上位控制系統。上位控制系統對數據采集處理單元內計數器的運算結果與規定所需的鋼管換型尺寸進行比較，直至運算結果與所需鋼管換型尺寸相符合時，上位控制系統對電機發出停止指令。同時通過兩級通訊網絡將控制結果反饋至上位控制系統，操作人員可對控制結果進行遠程控制。

以上對本實用新型的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，不能被認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等，均應仍歸屬于本實用新型的專利涵蓋范圍之內。