[发明专利]钢管扩径机组自动控制系统

权利要求书

1.一种钢管扩径机组的自动控制系统，其特征在于包括硬件系统和软件系统；所述硬件系统包括用于控制机械设备的液压系统的电气控制系统和用于控制机械设备的电气设施的十个站柜或箱以及人机界面(107)；十个站柜或箱是夹钳送进车主站柜(101)、校直机从站柜(102)、扩径头比例控制从站柜(103)、横移冲洗从站柜(104)、校直机主控从站柜(105)、液压总站柜(106)、主操作台从站柜(108)、横移A车从站箱(109)、横移B车(110)从站箱和后冲洗从站箱(111)；十个站柜或箱以及人机界面(107)之间均通过CC-link总线链接；软件系统及硬件系统与钢管扩径机组自动工艺流程相适配；

所述夹钳送进车主站(101)由CPU电源(120)、中央处理器CPU(121)、CC-Link主站模块(123)、SSCNET定位模块(122)、送进车前后运行高速计数模块(124)、第一送进车远程I/O模块(125)、第二送进车远程I/O模块(126)和送进车驱动变频器(127)组成；CC-Link主站模块(123)、SSCNET定位模块(122)、高速计数模块(124)、第一送进车远程I/O模块(125)、第二送进车远程I/O模块(126)和送进车驱动变频器(127)之间经CC-1ink总线依次链接；

所述校直机从站柜(102)由校直机高速计数模块(128)和三组远程I/O模块(129、130、131)组成；校直机高速计数模块(128)、第一远程I/O模块(129)、第二远程I/O模块(130)和第三远程I/O模块(131)之间经CC-link总线依次链接；

所述扩径头比例控制从站柜(103)由扩径D/A转换模块(133)、扩径A/D转换模块(134)、第一扩径远程I/O模块(132)和第一扩径远程I/O模块(135)组成；扩径D/A转换模块模块(133)、扩径A/D转换模块(134)、第一扩径远程I/O模块(132)和第二扩径远程I/O模块(135)之间经CC-link总线依次链接；

所述横移冲洗从站柜(104)安装有前冲洗旋转辊变频器(136)、对焊缝旋转辊变频器(137)、横移A车变频器(138)和横移B车变频器(139)组成；前冲洗旋转辊变频器变频器(136)、对焊缝旋转辊变频器(137)、横移A车变频器(138)和横移B车变频器(139)之间经CC-link总线依次链接；

所述校直机主控从站柜(105)由校直机驱动辊变频器(142)、校直机远程I/O的输入模块(141)、校直机远程I/O的输出模块(140)组成；校直机驱动辊变频器(142)、校直机远程I/O的输入模块(141)和校直机远程I/O的输出模块(140)之间经CC-link总线依次链接；

所述液压总站柜(106)安装有总站油泵远程I/O输入输出模块(144)、总站远程I/O输出模块(143)；总站油泵远程I/O输入输出模块(144)与总站远程I/O输出模块(143)之间经CC-link总线依次链接；

所述主操作台从站柜(108)由三个操作远程I/O输入输出模块(146、147、148)组成；三个操作远程I/O输入输出模块(146、147、148)之间经CC-link总线依次链接；

所述横移A车从站箱(109)由A车远程I/O的输出模块(149)、A车远程I/O的输入模块(150)组成；A车远程I/O的输出模块(149)与A车远程I/O的输入模块(150)之间经CC-link总线链接；

所述横移B车从站箱(110)由B车远程I/O的输出模块(151)、B车远程I/O的输入模块(152)组成；B车远程I/O的输出模块(151)与B车远程I/O的输入模块(152)之间经CC-link总线链接；

所述后冲洗从站箱(111)由后冲洗辊道变频器(153)、后冲洗远程I/O的输入输出模块(154)组成；后冲洗辊道变频器(153)与后冲洗远程I/O输入输出模块(154)之间经CC-link总线依次链接。

2.如权利要求1所述的一种钢管扩径机组的自动控制系统，其特征在于：所述软件系统是存储于中央处理器的、存储有控制钢管扩径机动作的程序指令、使中央处理器执行相应的控制钢管扩径机动作步骤的功能模块；按功能划分为夹钳送进车主站功能块、校直机从站柜功能块、扩径头比例控制从站柜功能块、横移冲洗从站柜功能块、校直机主控从站柜功能块、液压总站柜功能块、主操作台从站柜功能块、横移A车从站箱功能块、横移B车从站箱功能块、后冲洗从站箱功能块和人机界面功能块；所述功能模块控制钢管扩径机动作的步骤如下：

步骤201，接通电源，整机开始寻找参考点，即扩径头自动返回到零位，夹钳送进车自动返回到后限位，同时横移A车、横移B车自动返回到接钢管和出钢管的位置；判断横移A车是否有料检测，如果判断否，就返回到接钢管的位置，如果判断是，则进行：

步骤202，横移A车自动开始工作，首先将钢管托起，然后向扩径机方向运行，到减速开关处判断是否需要减速，如果判断否，就返回继续判断；如果判断是，减速开关自动减速，横移A车慢速行驶，到前冲洗位置停止运行；并进行：

步骤203，钢管落到前冲洗旋转辊上，前冲洗装置开始工作；前冲洗头向前移动至钢管端面，冲洗头检测限位开关判断冲洗头是否到位，不到位，则冲洗头继续前移，到设定位置后冲洗头停止前移并由冲洗头前限位开关发出报警信号；到位，横移A车的托管器缩回，使钢管落到前冲洗旋转辊上，冲水喷头前移接近钢管端面，前冲洗旋转辊旋转，进行钢管的前冲洗；冲洗时间到停止水冲洗，冲水喷头后退，钢管空水；三个动作连续自动完成；前冲洗工作结束；进行：

步骤204，横移A车继续工作，横移A车托管器将钢管托起并前移到扩径机中心线处，将钢管落到对焊缝旋转辊上，横移A车开返回，到减速开关处判断是否需要减速，如果判断否，则返回继续判断；如果判断是，减速开关自动减速，横移A车慢速行驶，到初始位置即来料辊处停止；重复步骤201、202、203；而对焊缝旋转辊旋转，摄像监视器监视，把钢管上的焊缝停止到时钟12点的位置；同时送进车夹钳张口，滑枕下移到编程设定的位置，钳口对准钢管上方管壁后等待；等待送进车趋近钢管，夹钳夹住钢管焊缝处；进行：

步骤205，夹钳送料车与同步托辊上升举起钢管，夹钳、随动托辊也随之上升，直到扩径头中心线上，夹钳送进车慢速向前运行，由伺服电机提升钢管尾部；扩径头检测开关检测是否有料，无料，则继续检测，有料，即检测有钢管之后，夹钳自动夹紧钢管，完成准备送料工作，并进入：

步骤206，夹钳送料车步进送管，同时夹钳下降一矫直距离，喷雾装置向钢管内壁喷射雾状润滑油，扩径机开始工作，夹钳送料车开始步进送料，并由中央处理器的送进车编码器记数是否送料到位，不到位，则继续送料，到位，就进入：

步骤301，扩径机主机开始工作；当送进车前后运行高速计数模块检测到目标位置后，扩径头开始对钢管内壁慢速扩径，扩径机编码器记数是否扩径到位，如果记数没有到位，则继续扩径，如果记数到位即扩径到位，然后开始保压，保压时间结束后扩径头快速返回，重复步骤206和步骤301中的动作；扩径后的钢管向摆动辊轮架位置运行，摆动辊轮架限位开关检测钢管是否运行到位，不到位，则继续检测，到位，则进入：

步骤302，钢管前端超过托头辊轮，摆动辊轮架1自动落下，使钢管能顺利的通过；钢管向校直机步进，由检测装置检测校直机压料辊1是否有料，无料，则继续检测，有料，则进入：

步骤303，校直机主机开始工作；当钢管被夹钳送进车步进送到校直机内后，校直机压料辊I压下，由检测钢管的检测装置检测校直机压料辊2是否有料，无料，则继续压下，有料，校直机压料辊2压下，压料辊2下行到位后，夹钳松开，夹钳送料车停止运行并等待；进入：

步骤304，校直机开始步进输送钢管，夹钳送料车完成钢管的交接流程，到位后继续扩径，校直编码器记数是否到位，不到位，则继续检测，到位，进入：

步骤305和步骤401：扩径机主机开始继续扩径工作；流程转入图4进入D步骤，扩径头编码器记数是否到位，不到位，则继续扩径，到位，则扩径头返回到参考点位置，开始E步骤，重复步骤304和步骤401的工作，钢管前端超过托杆辊轮，摆动辊轮架II自动落下，使钢管通过；继续重复扩径和送料的动作，直到全部扩径结束；

步骤402：全部扩径完成后校直机下辊轮反转，使扩径后的钢管快速返回；

步骤403：钢管退过摆动辊轮架II后，摆动辊轮架II升起；

步骤404：钢管接近夹钳时减速，钢管管壁慢速进入送进车夹钳，夹钳夹紧管壁，校直机下辊轮切换为被动，上压辊升起，此时校直机送料停止，由送进车拉钢管快速退出；

步骤405：钢管前端退过摆动辊轮架I，摆动辊轮架I升起；

步骤406：钢管退到初始位置后，夹钳松开，送进车继续后退，随动辊先下降，两同步辊后下降，把钢管落到横移车B升起的V型托架上；送进车慢速返回到后限位处自动停止，这时横移B车开始工作，横移B车送钢管到后冲洗工位，钢管落到该工位的输送辊道上；输送辊快速向后冲洗喷头处输送钢管，当后冲洗检测开关检测到位后进入：

步骤407：输送速度改为工进速度，内喷头，外喷环同时喷乳化液冲洗钢管的内表面及外表面；

步骤501：后冲洗装置的内喷头和外喷环开始冲洗，管端过悬臂支承辊，摆动支撑辊摆到下方，钢管通过；钢管后端过冲洗喷头，钢管全长用乳化液冲洗完毕；输送辊反向输送钢管，内喷头、外喷环改由清水泵供水，钢管边退边用清水冲洗内表面和外表面；钢管前端退过摆动支承辊，摆动支承辊立起；钢管前端退过内喷头及外喷环，水泵停止供水；输送辊停止输送；钢管停止运动，后冲洗流程结束，进入：

步骤502：钢管空水流程开始，空水升管架上升，钢管前端抬起，管内空水，空水完毕后，空水升管架下降，钢管落到输送辊上，输送辊把钢管送到接、送管的位置；

步骤503：横移B车把钢管从输送辊道上举起，送到出料辊道中心后，再把钢管落到出料辊道上，出料辊道把钢管送走到下一个工序。