[发明专利]一种冷轧管机管缝检测控制系统及方法

权利要求书

1.一种冷轧管机管缝检测控制系统，其特征在于：包括PLC控制器、人机界面HMI、主电机调速装置、电磁阀继电器、出入口卡盘液压装置、涡流环形管缝检测仪器（1）、送进电机驱动装置和主机编码器；其中，PLC控制器输入端分别连接人机界面HMI、涡流环形管缝检测仪器（1）和送进电机驱动装置，PLC控制器输出端分别连接主电机调速装置和通过电磁阀继电器连接出入口卡盘液压装置，送进电机驱动装置输入端与主机编码器相连。

2.根据权利要求1所述冷轧管机管缝检测控制系统，其特征在于：

所述人机界面HMI通过以太网与PLC控制器相连；

所述管缝涡流检测装置通过电缆与PLC控制器相连；

所述送进电机驱动装置通过光纤与PLC控制器相连；

所述PLC控制器通过Profibus_DP网与主电机调速装置相连；

所述PLC控制器的输出端通过电缆与电磁阀继电器相连；

所述电磁阀继电器通过控制电缆与入口卡盘液压装置相连；

所述主机编码器通过编码器电缆与送进电机驱动装置相连。

3.一种根据权利要求1所述冷轧管机管缝检测控制方法，其特征在于，包含如下步骤：

1]通过人机界面HMI输入测量好的涡流环形管缝检测仪器（1）与入口卡盘卡爪前端的距离L₁、入口卡盘卡爪前端与卡爪末端的距离L₂、入口卡盘卡爪末端与主机座内轧制区内轧制第一点的距离L₃、轧制区内轧制第一点到芯棒上轧制完成点的距离L₄、轧制完成点到出口卡盘卡爪末端的距离L₅；

2]通过输入PLC内的程序计算得出管缝分别走完涡流环形管缝检测仪器与入口卡盘卡爪前端的距离L₁、入口卡盘卡爪前端与卡爪末端的距离L₂、入口卡盘卡爪末端与主机座内轧制区内轧制第一点的距离L₃、轧制区内轧制第一点到芯棒上轧制完成点的距离L₄、轧制完成点到出口卡盘卡爪末端的距离L₅的不同轧制次数；

3]当管缝到达涡流环形管缝检测仪器与入口卡盘卡爪前端的距离L₁时，程序自动输出，通过PLC控制器的输出端接通电磁阀继电器和出入口卡盘液压装置，打开入口卡盘（2）；

4]当管缝到入口卡盘卡爪前端与卡爪末端的距离达L₂时，程序自动输出，通过PLC控制器的输出端接通电磁阀继电器和出入口卡盘液压装置，关闭入口卡盘（2）；

5]当管缝到达入口卡盘卡爪末端与主机座内轧制区内轧制第一点的距离L₃时，程序自动输出，PLC控制器通过主电机调速装置将主机速度降至原有速度的80%，主机降速反应给主机编码器，同时通过送进电机驱动装置降低送进电机送进频率；

6]当管缝到达轧制区内轧制第一点到芯棒上轧制完成点的距离L₄时，程序自动输出，通过PLC控制器的输出端接通出口卡盘（9）打开电磁阀继电器打开出口卡盘（9），检测到出口卡盘（9）打开后，快速拉出辊道电机工作，将轧制好的前一根管材快速从芯棒（12）上拉出；

7]当管缝到达轧制完成点到出口卡盘卡爪末端的距离L₅时，程序自动输出，通过PLC控制器的输出端接通出口卡盘（9）关闭电磁阀继电器关闭出口卡盘（9），PLC控制器通过主电机调速装置将主机升速至正常工作速度，主机升速后反应给主机编码器，同时提高送进电机送进频率，程序恢复至原有的工作状态。

4.根据权利要求3所述冷轧管机管缝检测控制方法，其特征在于：

所述步骤4]中，PLC控制器通过Profibus_DP网连接主电机调速装置并将主机速度降至原有速度的80%；

所述步骤6]中，PLC控制器通过Profibus_DP网连接主电机调速装置并将主机升速至正常工作速度，程序恢复至原有的工作状态。

5.根据权利要求3或4所述冷轧管机管缝检测控制方法，其特征在于：

所述步骤1]中，管缝在涡流环形管缝检测仪器与入口卡盘卡爪前端的距离L₁内的轧制次数n₁为：n₁=L₁/S；

管缝在入口卡盘卡爪前端与卡爪末端的距离L₂内的轧制次数n₂为：n₂=L₂/S；

管缝在入口卡盘卡爪末端与主机座内轧制区内轧制第一点的距离L₃内的轧制次数n₃为：n₃=V_b/V_a，其中，V_a=πst₀(D₀-t₀)，Vb=πLb6[D0(2t0+t1)+D1(2t1+t0)-2t02-2t12-2t0t1],]]>S为送进量，t₀为管坯壁厚，D₀为管坯外径，t₁为成品管壁厚，L_b为变形段长度；

管缝在轧制区内轧制第一点到芯棒上轧制完成点的距离L₄内的轧制次数n₄为：n₄=L₄/S₁，其中，S₁=λS，λ=(D₀-t₀)t₀/(D₁-t₁)t₁，λ为延伸系数，D₀为管坯外径，t₀为管坯壁厚，D₁为成品管外径，t₁为成品管壁厚，S₁为变形完成成品管每次的实际送进量；

管缝在轧制完成点到出口卡盘卡爪末端的距离L₅内的轧制次数n₅为：n₅=L₅/S₁，S₁为变形完成成品管每次的实际送进量。