专利名称：钢板铣边机电气控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于钢板加工的自动控制技术领域，尤其是涉及一种钢板铣边机电气 控制系统。
背景技术：
大口径直缝埋弧焊管用钢板板边铣后的下坡口高度及精度、钝边高度及精度对于 钢管的焊接质量至关重要。如果钢板铣后的下坡口高度及精度、钝边高度及精度不能满足 焊接工艺的要求，在后序焊接时，焊接质量就将产生焊不透、击穿等其它问题。对钢板板边 的传统加工方法是将钢板固定，由人工操作铣床沿钢板的纵边移动，进行铣削作业。此种加 工方法劳动强度大，生产效率低，加工质量不高，影响钢管焊接质量。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种钢板 铣边机电气控制系统，其设计合理，技术先进，控制设备加工精度高、加工质量好，生产效率 高，故障率低，节省成本，节约能源，使用效果好，便于推广使用。为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是一种钢板铣边机电气控制 系统，其特征在于包括PLC控制器和通过ftx)fibUS-DP总线与PLC控制器相接的触摸 屏、操作台、活动小车控制系统、夹持车控制系统、液压控制系统、润滑控制系统、铣头位置 及速度控制系统、钢板对中及测宽系统和仿形机构自动跟随系统，所述ftx)fibUS-DP总线 包括直接与PLC控制器相接的ftx)fibuS-DP总线一和通过ftx)fibuS-DP总线接口模块与 PLC控制器相接的ftx)fibuS-DP总线二，所述活动小车控制系统由连接在ftx)fibuS-DP总 线一上的活动小车总线编码器构成，所述夹持车控制系统由连接在ftx)fibUS-DP总线一上 的夹持车行走变频器和夹持车端子箱以及连接在ftx)fibUS-DP总线二上的夹持车位置总 线编码器构成，所述液压控制系统由连接在ftx)fibUS-DP总线一上的地面液压站端子箱和 阀台端子箱构成，所述润滑控制系统由连接在ftx)fibUS-DP总线一上的稀油润滑站端子箱 构成，所述铣头位置及速度控制系统由连接在Profibus-DP总线一上的南铣头端子箱、南 铣头主轴变频器、北铣头端子箱和北铣头主轴变频器以及连接在ftx)fibUS-DP总线二上的 南铣头位置总线编码器和北铣头位置总线编码器构成，所述钢板对中及测宽系统由连接在 Profibus-DP总线一上的南对中端子箱、北对中端子箱、南测宽总线位移传感器和北测宽总 线位移传感器以及连接在ftx)fibUS-DP总线二上的南-西对中总线位移传感器、南-东中 总线位移传感器、北-西对中总线位移传感器和北-东对中总线位移传感器构成，所述仿形 机构自动跟随系统由连接在ftOfibu s-DP总线一上的南垂直仿形辊总线编码器、南水平 仿形辊总线编码器、北垂直仿形辊总线编码器和北水平仿形辊总线编码器构成；所述夹持 车端子箱、地面液压站端子箱、阀台端子箱、稀油润滑站端子箱、南铣头端子箱、北铣头端子 箱、南对中端子箱和北对中端子箱中均设置有与PLC控制器相接的I/O模块。所述PLC控制器包括CPU模块和与CPU模块相接的电源模块。[0006]所述PLC控制器为西门子S7-400系列的PLC。所述CPU模块为集成有ftOf ibus-DP总线接口的西门子CPU414-3DP，所述 Profibus-DP总线一直接连接在ibus-DP总线接口上，所述ibus-DP总线一的速度 为 1. 5Mbps。所述电源模块为西门子PS 405。所述触摸屏为西门子MP377。所述Profibus-DP总线接口模块为IF964-DP，所述Profibus-DP总线二通过 IF964-DP与PLC控制器相接，所述ftx)fibus-DP总线二的速度为6Mbps。所述活动小车总线编码器、夹持车位置总线编码器、南铣头位置总线编码器、北铣 头位置总线编码器、南垂直仿形辊总线编码器、南水平仿形辊总线编码器、北垂直仿形辊总 线编码器和北水平仿形辊总线编码器均为德国TR总线绝对值编码器。所述南测宽总线位移传感器和北测宽总线位移传感器均为巴鲁夫微脉冲位移传 感器。所述南-西对中总线位移传感器、南-东中总线位移传感器、北-西对中总线位移 传感器和北-东对中总线位移传感器均为美国MTS位移传感器。本实用新型与现有技术相比具有以下优点1、本实用新型为了满足机械性能和提高工作效率，采用西门子两条I^rofibus总 线通讯，由观个主从通讯站组成，实现全局数字量实时监控通讯。控制系统设计合理，技术 先进，控制设备加工精度高，能够进行仿形铣削，保证钢管的焊接质量。2、本实用新型通过两条ftOfibus总线通讯的设计，使得通讯效率大大提高，设备 整体性能良好，自动化程度高，故障率低。3、本实用新型降低了工人劳动强度，节省了大量的维修成本。4、本实用新型采用触摸屏作为人机界面，人机界面可视化程度高，所有总线节点 和报警点都能在人机界面上显示，若设备出现故障，操作员不出操作间，在监控画面上就可 以看到故障点，维修方便。5、本实用新型节约能源，在非工作状态时，当系统20分钟内无指令时系统将自动 关闭。6、本实用新型操作简单方便，易学，使用效果好，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的结构框图。图2为本实用新型的结构原理框图。附图标记说明I-PLC控制器； 1-1-CPU模块； 1_2_电源模块；2-触摸屏；3-操作台；4-活动小车控制系统；4-1-活动小车总线编5-夹持车控制系统；5-1-夹持车行走变频码器；器；5-2-夹持车端子箱；5-3-夹持车位置总线6_液压控制系统；[0030]编码器；[0031] 6一卜地面液压站端子6—2一阀台端子箱； 7一润滑控制系统；[0032] 箱；[0033] 7一卜稀油润滑站端子8一铣头位置及速度控8一卜南铣头端子箱；[0034] 箱；制系统；[0035] 8—2一南铣头主轴变频8—3一北铣头端子箱；8—4一北铣头主轴变频[0036] 器；器；[0037] 8—5一南铣头位置总线 8—6一北铣头位置总线 9一钢板对中及测宽系[0038] 编码器；编码器；统；[0039] 9一卜南对中端子箱；9—2一北对中端子箱； 9—3一南测宽总线位移[0040]传感器；[0041] 9—4一北测宽总线位移 9—5一南一西对中总线9—6一南一东中总线位[0042] 传感器；位移传感器；移传感器[0043] 9—7一北一西对中总线 9—8一北一东对中总线lo一仿形机构自动跟随[0044] 位移传感器；位移传感器；系统；[0045] lo一卜南垂直仿形辊总 lo一2一南水平仿形辊总 lo一3一北垂直仿形辊总[0046] 线编码器；线编码器；线编码器；[0047] lo一4一北水平仿形辊总11一Pr。fibuS—DP总线[0048] 线编码器；接口模块。
具体实施方式
[0049] 如图l和图2所示，本实用新型包括PLC控制器l和通过Pr。fibuS—DP总线与PLC控制器相接的触摸屏21操作台31活动小车控制系统41夹持车控制系统51液压控制系统61润滑控制系统71铣头位置及速度控制系统81钢板对中及测宽系统9和仿形机构自动跟随系统lo，所述Pr。fibuS—DP总线包括直接与PLC控制器l相接的Pr。fibuS—DP总线一和通过Pr。fibuS—DP总线接口模块11与PLC控制器相接的Pr。fibuS—DP总线二，所述活动小车控制系统4由连接在Pr。fibuS—DP总线一上的活动小车总线编码器4一l构成，所述夹持车控制系统5由连接在Pr。fibuS—DP总线一上的夹持车行走变频器5一l和夹持车端子箱5—2以及连接在Pr。fibuS—DP总线二上的夹持车位置总线编码器5—3构成，所述液压控制系统6由连接在Pr。fibuS—DP总线一上的地面液压站端子箱6一l和阀台端子箱6—2构成，所述润滑控制系统7由连接在Pr。fibuS—DP总线一上的稀油润滑站端子箱7一l构成，所述铣头位置及速度控制系统8由连接在Pr。fibuS—DP总线一上的南铣头端子箱8一l1南铣头主轴变频器8—21北铣头端子箱8—3和北铣头主轴变频器8—4以及连接在Pr。fibuS—DP总线二上的南铣头位置总线编码器8—5和北铣头位置总线编码器8—6构成，所述钢板对中及测宽系统9由连接在Pr。fibuS—DP总线一上的南对中端子箱9一l1北对中端子箱9—21南测宽总线位移传感器9—3和北测宽总线位移传感器9—4以及连接在Pr。fibuS—DP总线二上的南一西对中总线位移传感器9—51南一东中总线位移传感器9—61北一西对中总线位移传感器9—7和北一东对中总线位移传感器9—8构成，所述仿形机构自动跟随系统lo由连接在Pr。fibuS—DP总线一上的南垂直仿形辊总线编码器lo—l1南水平仿形辊总线编码器lo一21北垂直仿形辊总线编码器10-3和北水平仿形辊总线编码器10-4构成；所述夹持车端子箱 5-2、地面液压站端子箱6-1、阀台端子箱6-2、稀油润滑站端子箱7-1、南铣头端子箱8-1、北 铣头端子箱8-3、南对中端子箱9-1和北对中端子箱9-2中均设置有与PLC控制器1相接的 I/O模块。如图1和图2所示，本实施例中，所述PLC控制器1包括CPU模块1_1和与CPU模 块1-1相接的电源模块1-2。所述PLC控制器1为西门子S7-400系列的PLC。所述CPU模 块1-1为集成有I^rof ibus-DP总线接口的西门子CPU414-3DP，所述ftx)fibus-DP总线一直 接连接在ftOfibus-DP总线接口上，所述ftx)fibus-DP总线一的速度为1.5Mbps。所述电 源模块1-2为西门子PS 405。所述触摸屏2为西门子MP377。所述ibus_DP总线接口 模块11为IF964-DP，所述ftx)fibuS-DP总线二通过IF964-DP与PLC控制器1相接，所述 ftx)fibUS-DP总线二的速度为6Mbp s。所述活动小车总线编码器1-1、夹持车位置总线编码 器5-3、南铣头位置总线编码器8-5、北铣头位置总线编码器8-6、南垂直仿形辊总线编码器 10-1、南水平仿形辊总线编码器10-2、北垂直仿形辊总线编码器10-3和北水平仿形辊总线 编码器10-4均为德国TR总线绝对值编码器。所述南测宽总线位移传感器9-3和北测宽总 线位移传感器9-4均为巴鲁夫微脉冲位移传感器。所述南-西对中总线位移传感器9-5、 南-东中总线位移传感器9-6、北-西对中总线位移传感器9-7和北-东对中总线位移传感 器9-8均为美国MTS位移传感器。本实用新型的工作过程是启动系统后，首先在触摸屏2上设置成品钢板的板厚、 板宽、下坡口高度、钝边高度、屑厚、凹凸量等参数，然后调整南铣头和北铣头的位置以及仿 形机构的位置，启动主轴电机。再开启全自动启动按钮，正常工作开始，首先夹持车拉料钳 升起夹住钢板，停止器抬起到极限位置，夹持车开始前进，当钢板被带到对中位时夹持车减 速停，拉料钳落下夹持车快速退回到初始位，此时，对中开始，通过南-西对中总线位移传 感器9-5、南-东中总线位移传感器9-6、北-西对中总线位移传感器9-7和北-东对中总 线位移传感器9-8测量两个对中横粱的位置，用安装在各自对中油缸尾部的比例伺服阀块 上四个模拟量压力传感器测量各自对中压力，当压力达到设定值时，系统认为对中已完成； 当钢板被对中后，活动夹钳根据板长移动并夹住钢板后边沿，前夹钳夹住钢板前边沿，拉料 钳再夹住第二块钢板，此刻夹持车夹着第一块钢板，拉着第二块钢板前进开始铣削，当第一 块板铣完，第二块板正好被放在对中位，三个夹钳松开落下，夹持车快速退回，到此时第一 块钢板铣边加工完成，从这时起，铣边机就开始完成前边推一块，中间铣削一块，后边拉一 块的三板联动循环动作。其中，板长是通过装在停止器上的光电开关和夹持车位置总线编 码器5-3两者来测量的；板宽是通过南-西对中总线位移传感器9-5、南-东中总线位移传 感器9-6、北-西对中总线位移传感器9-7和北-东对中总线位移传感器9-8以及四个模拟 量压力传感器来测量的；吃刀量用板宽减去南铣头和北铣头的位置值来计算；南测宽总线 位移传感器9-3和北测宽总线位移传感器9-4实时监测钢板的两边沿的凹凸量，如果凹凸 量在设定范围内，设备正常运行，如果凹凸量大于设定值，系统会自动判断该钢板不符合铣 削条件，停机，人工干预运走钢板。另外，本实用新型还实现了仿形机构自动跟随的功能，通 过对仿形机构的控制以及南垂直仿形辊总线编码器10-1、南水平仿形辊总线编码器10-2、 北垂直仿形辊总线编码器10-3和北水平仿形辊总线编码器10-4位置值的测量，仿形机构 的仿形辊压在钢板上表面，当钢板上表面出现瓢曲时，在颚头两侧设有的仿形油缸拉力下，铣削单元通过后转轴同时随钢板上下自动跟随运动，以达到仿形。 以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根 据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍 属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种钢板铣边机电气控制系统，其特征在于包括PLC控制器⑴和通过 ftx)fibUS-DP总线与PLC控制器相接的触摸屏O)、操作台(3)、活动小车控制系统、夹 持车控制系统(5)、液压控制系统(6)、润滑控制系统(7)、铣头位置及速度控制系统(8)、钢 板对中及测宽系统(9)和仿形机构自动跟随系统(10)，所述ftx)fibUS-DP总线包括直接与 PLC控制器(1)相接的ftx)fibus-DP总线一和通过ftx)fibus-DP总线接口模块(11)与PLC 控制器相接的ftx)fibuS-DP总线二，所述活动小车控制系统由连接在ftx)fibuS-DP总 线一上的活动小车总线编码器(4-1)构成，所述夹持车控制系统(5)由连接在ftx)fibUS-DP 总线一上的夹持车行走变频器(5-1)和夹持车端子箱(5-2)以及连接在ftx)fibUS-DP总线 二上的夹持车位置总线编码器(5- 构成，所述液压控制系统(6)由连接在ftx)fibUS-DP 总线一上的地面液压站端子箱(6-1)和阀台端子箱(6- 构成，所述润滑控制系统(7)由 连接在ibus-DP总线一上的稀油润滑站端子箱(7-1)构成，所述铣头位置及速度控 制系统(8)由连接在ftx)fibUS-DP总线一上的南铣头端子箱(8-1)、南铣头主轴变频器 (8-2)、北铣头端子箱(8- 和北铣头主轴变频器(8-4)以及连接在ftx)fibUS-DP总线二上 的南铣头位置总线编码器(8-5)和北铣头位置总线编码器(8-6)构成，所述钢板对中及测 宽系统(9)由连接在ftx)fibUS-DP总线一上的南对中端子箱(9-1)、北对中端子箱(9-2)、 南测宽总线位移传感器(9- 和北测宽总线位移传感器(9-4)以及连接在ftx)fibUS-DP总 线二上的南-西对中总线位移传感器(9-5)、南-东中总线位移传感器(9-6)、北-西对中总 线位移传感器(9-7)和北-东对中总线位移传感器(9-8)构成，所述仿形机构自动跟随系 统(10)由连接在ftx)fibUS-DP总线一上的南垂直仿形辊总线编码器(10-1)、南水平仿形辊 总线编码器(10-2)、北垂直仿形辊总线编码器(10- 和北水平仿形辊总线编码器(10-4) 构成；所述夹持车端子箱(5-2)、地面液压站端子箱(6-1)、阀台端子箱(6-2)、稀油润滑站 端子箱(7-1)、南铣头端子箱(8-1)、北铣头端子箱(8-3)、南对中端子箱(9-1)和北对中端 子箱(9-2)中均设置有与PLC控制器(1)相接的I/O模块。
2.按照权利要求1所述的钢板铣边机电气控制系统，其特征在于所述PLC控制器(1) 包括CPU模块(1-1)和与CPU模块(1-1)相接的电源模块(1-2)。
3.按照权利要求1或2所述的钢板铣边机电气控制系统，其特征在于所述PLC控制 器(1)为西门子S7-400系列的PLC。
4.按照权利要求2所述的钢板铣边机电气控制系统，其特征在于所述CPU模块(1-1) 为集成有ftOfibus-DP总线接口的西门子CPU414-3DP，所述ftx)fibus-DP总线一直接连接 在Profibus-DP总线接口上，所述Profibus-DP总线一的速度为1. 5Mbp s。
5.按照权利要求2所述的钢板铣边机电气控制系统，其特征在于所述电源模块(1-2) 为西门子PS405。
6.按照权利要求1所述的钢板铣边机电气控制系统，其特征在于所述触摸屏(2)为 西门子MP377。
7.按照权利要求1所述的钢板铣边机电气控制系统，其特征在于所述ftx)fibUS-DP 总线接口模块(11)为IF964-DP，所述ftx)fibuS-DP总线二通过IF964-DP与PLC控制器(1) 相接，所述ftOfibus-DP总线二的速度为6Mbps。
8.按照权利要求1所述的钢板铣边机电气控制系统，其特征在于所述活动小车总线 编码器G-1)、夹持车位置总线编码器(5-3)、南铣头位置总线编码器(8-5)、北铣头位置总线编码器(8-6)、南垂直仿形辊总线编码器(10-1)、南水平仿形辊总线编码器(10-2)、北垂 直仿形辊总线编码器(10-3)和北水平仿形辊总线编码器(10-4)均为德国TR总线绝对值 编码器。
9.按照权利要求1所述的钢板铣边机电气控制系统，其特征在于所述南测宽总线位 移传感器(9- 和北测宽总线位移传感器(9-4)均为巴鲁夫微脉冲位移传感器。
10.按照权利要求1所述的钢板铣边机电气控制系统，其特征在于所述南-西对中总 线位移传感器(9-5)、南-东中总线位移传感器(9-6)、北-西对中总线位移传感器(9-7) 和北-东对中总线位移传感器(9-8)均为美国MTS位移传感器。
专利摘要本实用新型公开了一种钢板铣边机电气控制系统，包括PLC控制器和通过Profibus-DP总线与PLC控制器相接的触摸屏、操作台、活动小车控制系统、夹持车控制系统、液压控制系统、润滑控制系统、铣头位置及速度控制系统、钢板对中及测宽系统和仿形机构自动跟随系统，其中，钢板对中及测宽系统由南、北对中端子箱，南、北测宽总线位移传感器，南一西、南一东对中总线位移传感器和北一西、北一东对中总线位移传感器构成，仿形机构自动跟随系统由南、北垂直仿形辊总线编码器和南、北水平仿形辊总线编码器构成。本实用新型设计合理，技术先进，控制设备加工精度高、加工质量好，生产效率高，故障率低，节省成本，节约能源，使用效果好，便于推广使用。
文档编号G05B19/418GK201845231SQ20102061001
公开日2011年5月25日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者李捷, 白修库, 蔡小让 申请人:西北机器有限公司