本发明涉及一种立式径向挤压制管机自动化生产系统及其使用方法，属于机械自动化控制技术领域。
背景技术：
随着我国城市化进程日益加快，工程建设中小口径排水管市场需求量不断增加，高效率制管工艺和设备变得越来越重要。
传统的芯模振动制管法不能满足庞大的需求，立式径向挤压制管机由于其采用干硬性混凝土，立式生产且立即脱模，瞬时挤压成型，生产效率高，挤压成型效果好，密实度高等优点越来越受到企业的青睐。
国内自主开发研制的立式径向挤压制管机起步晚，自动化水平低下，成品质量不稳定，因此急需一种高效的自动化生产系统，提高制管机的工作效率与生产质量。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供一种立式径向挤压制管机自动化生产系统及其使用方法，以实现制管机生产流程的自动化，从而提高制管机的工作效率与生产质量。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种立式径向挤压制管机自动化生产系统，其特征是，包括plc系统、传感器系统、执行器系统，所述plc系统用于接收控制信号、输出控制指令，包括加载准备控制模块、喂料控制模块、搅拌控制模块、成型控制模块、卸载脱模控制模块；所述传感器系统用于检测各执行机构的实时状态和传输信号，包括传动装置初始位置传感器、传动装置工作位置传感器、插口装置初始位置传感器、插口装置工作位置传感器、工作台位置传感器；所述执行器系统用于执行控制指令，包括支架、传动装置、传动装置升降滑块组、成型头、料斗、喂料传送带、插口装置、插口装置升降滑块组、模具、工作台；
所述支架固定在地面上，用于支撑整个立式径向挤压制管机，所述模具与所述工作台相连，所述工作台与支架连接，工作台置于支架下部；所述喂料传送带一端连接料斗，另一端与模具相连；所述插口装置通过插口装置升降滑块组与支架滑动连接，所述传动装置通过传动装置升降滑块组与支架滑动连接，所述传动装置置于插口装置上方，所述插口装置置于模具上方，所述传动装置包括驱动电机、传动轴，所述驱动电机通过传动轴与成型头相连；
所述传动装置初始位置传感器、传动装置工作位置传感器置于传动装置升降滑块组滑动范围内，传动装置初始位置传感器置于传动装置工作位置传感器上方；所述插口装置初始位置传感器、插口装置工作位置传感器置于传动装置升降滑块组滑动范围内，插口装置初始位置传感器置于插口装置工作位置传感器上方；
所述传感器系统的5个传感器分别与加载准备控制模块连接，所述加载准备控制模块分别连接传动装置升降滑块组、插口装置升降滑块组、工作台；所述喂料控制模块的输入端与加载准备控制模块连接，喂料控制模块的输出端分别连接喂料传送带以及料斗；所述搅拌控制模块的输入端与喂料控制模块连接，搅拌控制模块的输出端与传动装置的驱动电机相连；所述成型控制模块的输入端分别与搅拌控制模块、传动装置初始位置传感器、传动装置工作位置传感器相连，成型控制模块的输出端分别连接传动装置升降滑块组、成型头；所述卸载脱模控制模块的输入端分别连接成型控制模块、插口装置初始位置传感器、插口装置工作位置传感器、工作台位置传感器，卸载脱模控制模块的输出端分别连接插口装置升降滑块组、工作台。
进一步地，该自动化生产系统还设有安全预警系统，用于安全预警及应急处理，所述安全预警系统与所述plc系统连接。
进一步地，所述传动装置初始位置传感器、传动装置工作位置传感器由两个红外传感器组成，与所述支架相连，用于检测传动装置的位置；所述插口装置初始位置传感器、插口装置工作位置传感器由两个红外传感器组成，与所述支架相连，用于检测插口装置的位置；所述工作台位置传感器由一个红外传感器组成，与所述支架相连，用于检测工作台的位置。
进一步地，所述支架通过铰链竖直固定在地面上。
进一步地，所述成型头与所述传动装置相连，用于挤压成型，包括上挤压盘、下挤压盘以及抹光盘。
进一步地，所述料斗与所述支架相连，用于搅拌、存放水泥料，料斗内部设有一根搅拌铰刀，料斗内部横向设有搅拌轴，搅拌铰刀安装在搅拌轴上。
上述立式径向挤压制管机自动化生产系统的使用方法，其特征是，包括以下步骤：
1）工作台位置传感器检测工作台是否在工作位置，传动装置初始位置传感器与插口装置初始位置传感器分别检测传动装置以及插口装置是否在初始位置，然后将位置信号输入给加载准备控制模块；所述传动装置的初始位置、工作位置置于传动装置升降滑块组滑动范围内，初始位置置于工作位置上方；所述插口装置的初始位置、工作位置置于插口装置升降滑块组滑动范围内，初始位置置于工作位置上方；
若工作台位置传感器检测到工作台未在工作位置，传动装置初始位置传感器与插口装置初始位置传感器分别检测到传动装置以及插口装置在初始位置，加载准备控制模块根据上述传感器的输入信号，输出信号给各对应执行机构：
工作台旋转180°使模具13进入工作位置，即模具入料口与喂料传送带对接；传动装置通过传动装置升降滑块组下降，插口装置通过插口装置升降滑块组下降；当传动装置工作位置传感器与插口装置工作位置传感器检测到传动装置以及插口装置到达各自的工作位置时，此时输出信号给加载准备控制模块，则加载准备生产环节结束，进入喂料环节；
2）喂料控制模块与加载准备控制模块相连，接收加载准备控制模块信号，根据所接收的信号，输出控制信号给喂料传送带以及料斗；料斗开始工作，启动料斗内置的搅拌铰刀，将料斗内的泥料进行充分搅拌后，输送到喂料传送带上，均匀地向模具内喂料，紧接着进入搅拌环节；
3）搅拌控制模块与喂料控制模块相连，接收喂料控制模块信号，根据所接收的信号，输出控制信号给传动装置，启动驱动电机，通过传动轴带动成型头，对模具内的水泥料进行搅拌，随后进入产品成型环节；
4）成型控制模块分别与搅拌控制模块、传动装置初始位置传感器以及传动装置工作位置传感器相连，接收搅拌控制模块、传动装置初始位置传感器以及传动装置工作位置传感器的信号，根据所接收的信号，输出控制信号给成型头与传动装置升降滑块组；
成型头启动，上挤压盘、下挤压盘以及抹光盘开始自转，通过离心力对模具内的水泥料进行挤压成型，并在传动装置升降滑块组的牵引下匀速向上移动，直到产品成型，传动装置移动至初始位置；
此时传动装置初始位置传感器与传动装置工作位置传感器将各自的位置信号输出给成型控制模块，当传动装置工作位置传感器检测到传动装置不在工作位置，而传动装置初始位置传感器检测到传动装置在初始位置时，产品成型环节结束，最后进入卸载脱模环节；
5）卸载脱模控制模块分别与成型控制模块、工作台位置传感器、插口装置初始位置传感器以及插口装置工作位置传感器相连，接收成型控制模块、工作台位置传感器、插口装置初始位置传感器以及插口装置工作位置传感器的信号，输出控制信号给插口装置升降滑块组与工作台；
启动插口装置升降滑块装置，将插口装置移动至初始位置，旋转工作台至卸载位置，同时插口装置初始位置传感器与插口装置工作位置传感器将位置信号输出给卸载脱模控制模块，当插口装置工作位置传感器检测到插口装置不在工作位置，而插口装置初始位置传感器检测到插口装置在初始位置时，卸载脱模环节结束，整个生产流程结束；
6）当该自动化生产系统出现异常时，安全预警系统的指示灯发出红色预警，紧急停止生产，检查故障；所述异常包括plc系统中任何子模块无法接收各传感器的信号、执行器系统中任一执行器机构未按控制指令工作。
与现有技术相比，本发明提供的一种立式径向挤压制管机自动化生产系统有如下优点：
1.本发明通过plc系统控制生产，实现了生产过程的自动化，提高了生产效率，大大节约人力成本；
2.本发明利用plc系统精确控制每个生产环节，有效避免了不正当操作，提高了生产质量；
3.本发明设有自动预警系统，有效控制了生产产品的次品率，提高了生产安全性。
本发明包括plc系统、传感器系统、执行器系统、安全预警系统，传感器系统与plc系统连接，执行器系统与plc系统连接，安全预警系统与plc系统连接，安全预警系统包括安全预警指示灯。传动装置升降滑块组与所述支架相连，用于升降传动装置；传动装置由驱动电机、传动轴以及传动轴支架组成，与传动装置滑块组相连，用于驱动所述成型头；传动轴支架与所述传动轴相连，用于固定传动轴，防止工作过程中传动轴跳动过大。插口装置升降滑块组与支架相连，用于升降插口装置；插口装置与插口装置升降滑块组相连，用于抹光模具插口与扫料。工作台与支架相连，用于旋转模具的工作位置。传感器系统检测各执行器的实时位置状态，输出位置信号给plc系统，plc根据所接收的信号，输出控制信号给执行器系统，控制执行器系统各个执行器的运动，当生产过程中的任一环节出现异常时，预警系统发出安全警报，停止生产，检修故障，极大的提高了生产效率与生产质量。
随着小口径排水管的市场需求日益增大，对高效率制管机的需求日益紧迫，本发明方法简单，操作方便，并且能够有效降低次品率，提高生产效率，所以市场前景还是比较乐观的。
附图说明
图1是本发明自动化生产控制系统总体结构框图；
图2是本发明执行机构结构示意图；
图3是图2的侧视图；
图4是本发明传动装置结构图；
图5是本发明料斗结构图；
图6是本发明成型头结构图；
图中，1-传动装置，2-传动装置初始位置传感器，3-传动装置升降滑块，4-支架，5-传动装置工作位置传感器，6-料斗，7-喂料传送带，8-插口装置初始位置传感器，9-成型头，10-插口装置工作位置传感器，11-插口装置升降滑块，12-插口装置，13-模具，14-工作台，15-工作台位置传感器，16-安全预警指示灯，17-驱动电机，18-传动轴支架，19-传动轴，20上挤压盘，21下挤压盘，22抹光盘，23搅拌轴，24搅拌铰刀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1，示出了本发明一个实施例的自动化生产控制系统总体结构框图，一种立式径向挤压制管机自动化生产系统，包括plc系统、传感器系统、执行器系统、安全预警系统。如图2、3、4，示出了本发明实施例的执行器结构图。
具体的，plc系统包括加载准备、喂料、搅拌、成型、卸载脱模5个控制模块，用于收集传感器系统输入的信号、对执行器系统输出控制指令。加载准备控制模块与工作台位置传感器15、传动装置初始位置传感器2、传动装置工作位置传感器5、插口装置初始位置传感器8以及插口装置工作位置传感器10相连，工作台位置传感器15检测工作台14是否在工作位置，传动装置初始位置传感器2与插口装置初始位置传感器8分别检测传动装置1以及插口装置12是否在初始位置，将位置信号输入给加载准备控制模块，加载控制模块根据输入信号，输出信号给各对应执行机构：
工作台14旋转180°使模具13进入工作位置；传动装置升降滑块组3降下传动装置1；插口装置升降滑块组11降下插口装置12；当传动装置工作位置传感器5与插口装置工作位置传感器10检测到传动装置1以及插口装置12到达工作位置时，即到达工作位置，此时输出信号给加载准备控制模块，则加载准备生产环节结束，进入喂料环节。
喂料控制模块与加载准备控制模块相连，接收加载准备控制模块信号，根据所接收的信号，输出控制信号给喂料传送带7，料斗6开始工作，启动料斗6内置的搅拌铰刀，将料斗6内的泥料进行充分搅拌后，输送到喂料传送带7上，均匀的向模具13内喂料，紧接着进入搅拌环节。
搅拌控制模块与喂料控制模块相连，接收喂料控制模块信号，根据所接收的信号，输出控制信号给传动装置1，启动驱动电机，通过传动轴带动成型头9，对模具13内的水泥料进行搅拌，随后进入产品成型环节。
成型控制模块与搅拌控制模块、传动装置初始位置传感器2以及传动装置工作位置传感器5相连，接收搅拌控制模块、传动装置初始位置传感器2以及传动装置工作位置传感器5的信号，根据所接收的信号，输出控制信号给成型头9与传动装置升降滑块组3，成型头9启动，上挤压盘、下挤压盘以及抹光盘开始自转，通过离心力对模具13内的水泥料进行挤压成型，并在传动装置升降滑块组3的牵引下匀速向上移动，直到产品成型，传动装置1移动至初始位置。
此时传动装置初始位置传感器2与传动装置工作位置传感器5将的位置信号输出给成型控制模块，当传动装置工作位置传感器5检测到传动装置1不在生产位置，而传动装置初始位置传感器2检测到传动装置1在初始位置时，产品成型环节结束，最后进入卸载脱模环节。
卸载脱模控制模块与成型控制模块、工作台位置传感器15、插口初始位置传感器8以及插口装置工作位置传感器10相连，接收成型控制模块、工作台位置传感器15、插口初始位置传感器8以及插口装置工作位置传感器10的信号，输出控制信号给插口装置升降滑块组11与工作台14，启动插口装置升降滑块装置11，将插口装置11移动至初始位置，旋转工作台14至卸载位置，同时插口初始位置传感器8与插口工作位置传感器10将位置信号输出给卸载脱模控制模块，当插口工作位置传感器10检测到插口装置12不在生产位置，而插口装置初始位置传感器8检测到插口装置12在初始位置时，卸载脱模环节结束，整个生产流程结束。
具体的，传感器系统包括传动装置初始位置传感器2、传动装置工作位置传感器5、插口装置初始位置传感器8、插口装置工作位置传感器10，工作台位置传感器15，用于检测各执行机构的实时状态和传输信号，与plc系统连接。传动装置初始位置传感器2、传动装置工作位置传感器5由两个红外传感器组成，与支架4相连，用于检测传动装置1的状态位置；插口装置初始位置传感器8、插口装置工作位置传感器10由两个红外传感器组成，与支架4相连，用于检测插口装置12的状态位置；工作台位置传感器15由一个红外传感器组成，与支架4相连，用于检测工作台的位置。
具体的，执行器系统包括支架4，传动装置1，传动装置升降滑块组3，成型头9，料斗6，喂料传送带7，插口装置12，插口装置升降滑块组11，模具13，工作台14，用于执行控制指令，与plc系统连接。支架4竖直固定在地面上，支撑立式径向挤压制管机的各部件；传动装置升降滑块组3与支架4相连，用于升降传动装置1；传动装置1与传动装置滑块组相连3，用于传递动力，驱动成型头9；成型头9与传动装置1相连，用于挤压成型水泥料；料斗6与支架4相连，用于搅拌水泥料；喂料传送带7与支架4相连，用于均匀的输送水泥料；插口装置升降滑块组11与支架4相连，用于升降插口装置12；插口装置12与插口装置升降滑块组11相连，用于挤压、抹平产品插口部分；工作台14与支架4相连，用于固定模具13；模具13与工作台14相连，用于固定约束水泥料。
具体的，安全预警系统包括安全预警指示灯16，与支架4相连，接收plc系统信号，当plc系统中任何子模块出现异常时，安全预警指示灯16发出红色预警，紧急停止生产，检查故障；case1:plc系统无法接收传感器信号，预警指示灯亮；case2：执行器系统中任一执行器机构未按控制指令工作，预警指示灯亮。
以上是对本发明的较佳实施进行的具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。