穿孔机数字化控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种穿孔机数字化控制系统及方法，包括：数据采集单元、执行单元和显示单元分别与控制单元连接。数据采集单元用于穿孔机运行数据的采集并将采集到的运行数据发送给控制单元。显示单元用于从控制单元接收并显示运行数据。执行单元用于在控制单元的指令下控制穿孔机各部件的运行。本发明专利技术的穿孔机数字化控制系统及方法，可以实现设备状态数字化、轧制工艺过程数字化、设备运行和运动控制数字化、产品信息数字化、控制系统数字化、数字化数据的传输和存储共计六个方面的数字化。整个电气系统形成数据采集、系统控制、指令执行、信息显示的有机整体，便于及时掌握穿孔机的运行情况和产品的信息并进行自适应调整，提高成型毛管的质量。

Digital control system and method of Piercer

【技术实现步骤摘要】
穿孔机数字化控制系统及方法
本专利技术涉及无缝管轧制
，尤其涉及一种穿孔机数字化控制系统及方法。
技术介绍
穿孔机是热轧无缝钢管的第一道工序，通过穿孔机将实心圆坯轧制成空心圆坯，即，毛管，对毛管后续加工获得无缝钢管。一般地，穿孔机包括：管坯输送设备、推坯机、穿孔机主机、出口台、液压设备和稀油设备，使用时，管坯输送设备将原料实心圆坯输送至推坯机处，由推坯机将实心圆坯推入穿孔机主机中，由穿孔机主机中的轧辊、导板和顶头配合完成穿孔变形，穿孔后的毛管由出口台排出。液压设备用于向各设备提供驱动力，稀油设备用于稀释液压油向液压设备提供液压油。承担主变形任务的穿孔机主机中，导板和顶头的受力处于被动无感知状态，仅轧辊可以通过主电机的传动装置输出扭矩值。轧辊、导板和顶头是生产工具，其工作状态以及是否需要更换依靠经验或产出的毛管质量来反应，无法实时获取穿孔机主机的工况，进而影响穿孔质量。
技术实现思路
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种穿孔机数字化控制系统及方法。具体技术方案如下第一方面，提供了一种穿孔机数字化控制系统，所述穿孔机包括顺次连接的管坯输送设备、推坯机、穿孔机主机和出口台、以及用于向其它部件提供动力的液压设备和稀油设备，所述穿孔机数字化控制系统包括：控制单元、数据采集单元、执行单元和显示单元，所述数据采集单元、所述执行单元和所述显示单元分别与所述控制单元连接；所述数据采集单元，用于穿孔机运行数据的采集，并将采集到的运行数据发送给所述控制单元；所述显示单元，用于从所述控制单元接收并显示运行数据；所述执行单元，用于在所述控制单元的指令下控制穿孔机各部件的运行；所述数据单元包括：轧辊力传感器、导板力传感器和顶头力传感器，分别用于轧制力、导板力和顶头轴向力的检测；所述执行单元包括：伺服电机和减速齿轮箱，用于控制轧辊压下量和送进角、导板压入量以及顶杆的前伸量。在一种可能的设计中，所述控制单元包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器用于执行运动控制功能，所述第二控制器用于运行数据的收集和计算，所述第一控制器和所述第二控制器通过以太网连接。在一种可能的设计中，穿孔机的供电回路中设置有智能电表，所述智能电表与所述控制单元连接，用于检测供电回路中的电流数据并上传至所述控制单元；所述控制单元中建立有电气易损件的工作监控数据库，用于实时记录电气易损件的已工作时间。在一种可能的设计中，穿孔机的发热器件处设置有温度传感器，所述温度传感器与所述控制单元连接，用于检测发热器件的温度信息并将温度信息发送给所述控制单元；穿孔机的运动器件处设置有震动传感器，所述震动传感器与所述控制单元连接，用于检测运动器件的震动数据并将震动数据发送给所述控制单元；穿孔机的运行器件处设置有噪声传感器，所述噪声传感器与所述控制单元连接，用于检测发声器件处的噪声数据并将噪声数据发送给所述控制单元。在一种可能的设计中，所述显示单元内显示工具和辅具的使用及库存信息、设备易损件的运行和库存信息、液压设备和稀油设备的液体信息、以及生产流程运行图谱。在一种可能的设计中，顶头冷却箱处安装有视频摄像头，顶杆上设置有旋转装置，用于带动顶杆转动使所述视频摄像头拍摄到顶头各角度状况；和/或，顶杆抱辊处安装有视频摄像头，用于获取轧制过程中顶杆的甩动信息。在一种可能的设计中，出口台的抱芯辊处设置有位移传感器和测力传感器，分别用于获取抱芯辊的位置和抱紧力测量。在一种可能的设计中，坯料输送设备中设置有测温传感器和称重传感器，用于对原料进行适宜性预测。在一种可能的设计中，出口台的出口处设置有毛管测量装置，用于获取毛管外径、壁厚、速度和中心偏差的测量。第二方面，提供了一种穿孔机数字化控制方法，所述方法包括：数据采集单元采集穿孔机运行数据，并将运行数据发送给控制单元，其中，包括：通过轧辊力传感器测量轧制力、通过导板力传感器测量导板力、通过顶头力传感器测量顶头轴向力，并将轧制力、导板力和顶头轴向力发送给控制单元；控制单元根据运行数据向执行单元发送指令控制穿孔机各部件的运行，其中，包括：控制单元通过伺服电机和减速齿轮箱驱动轧辊、导板和顶杆运行，精确控制轧辊压下量和送进角、导板压入量以及顶杆的前伸量；控制单元向显示单元发送运行数据，显示单元向外显示运行数据。本专利技术技术方案的主要优点如下：本专利技术的穿孔机数字化控制系统及方法，通过设置相互关联的数据采集单元、控制单元、显示单元和执行单元，可以实现设备状态数字化、轧制工艺过程数字化、设备运行和运动控制数字化、产品信息数字化、控制系统数字化、数字化数据的传输和存储共计六个方面的数字化。整个电气系统形成数据采集、系统控制、指令执行、信息显示的有机整体，便于及时掌握穿孔机的运行情况和产品的信息并进行自适应调整，实现穿孔机运行的数字化和智能化操控，提高成型毛管的质量。例如，通过对轧制力、压板力和顶头周向轴向力进行测量，并根据测量数据通过伺服电机和减速齿轮箱调整轧辊压下量和送进角、导板压入量以及顶杆的前伸量，可以对毛管孔型进行精确控制，提高成型质量。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术一个实施例提供的轧辊上安装测力传感器的示意图；图2为本专利技术一个实施例提供的导板上安装测力传感器的示意图；图3为本专利技术一个实施例提供的顶杆上安装测力传感器的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术具体实施例及相应的附图对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。以下结合附图，详细说明本专利技术实施例提供的技术方案。第一方面，本专利技术实施例提供了一种穿孔机数字化控制系统，穿孔机包括顺次连接的管坯输送设备、推坯机、穿孔机主机和出口台、以及用于向其它部件提供动力的液压设备和稀油设备。该穿孔机数字化控制系统包括：控制单元、数据采集单元、执行单元和显示单元，数据采集单元、执行单元和显示单元分别与控制单元连接。数据采集单元，用于穿孔机运行数据的采集，并将采集到的运行数据发送给控制单元。显示单元，用于从控制单元接收并显示运行数据。执行单元，用于在控制单元的指令下控制穿孔机各部件的运行。数据单元包括：轧辊力传感器、导板力传感器和顶头力传感器，分别用于轧制力、导板力和顶头轴向力的检测。执行单元包括：伺服电机和减速齿轮箱，用于控制轧辊压下量和送进角、导板压入量以及顶杆的前伸量。以下对本专利技术实施例提供的穿孔机数字化系统的工作原理及其有益效果进行说明：通过设置数据采集单元采集穿孔机的运行数据，便于实时获悉穿孔机的运行状态，对各部件是否正常工作以及工况是否良好进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种穿孔机数字化控制系统，所述穿孔机包括顺次连接的管坯输送设备、推坯机、穿孔机主机和出口台、以及用于向其它部件提供动力的液压设备和稀油设备，其特征在于，所述穿孔机数字化控制系统包括：控制单元、数据采集单元、执行单元和显示单元，所述数据采集单元、所述执行单元和所述显示单元分别与所述控制单元连接；/n所述数据采集单元，用于穿孔机运行数据的采集，并将采集到的运行数据发送给所述控制单元；/n所述显示单元，用于从所述控制单元接收并显示运行数据；/n所述执行单元，用于在所述控制单元的指令下控制穿孔机各部件的运行；/n所述数据单元包括：轧辊力传感器、导板力传感器和顶头力传感器，分别用于轧制力、导板力和顶头轴向力的检测；/n所述执行单元包括：伺服电机和减速齿轮箱，用于控制轧辊压下量和送进角、导板压入量以及顶杆的前伸量。/n

【技术特征摘要】
1.一种穿孔机数字化控制系统，所述穿孔机包括顺次连接的管坯输送设备、推坯机、穿孔机主机和出口台、以及用于向其它部件提供动力的液压设备和稀油设备，其特征在于，所述穿孔机数字化控制系统包括：控制单元、数据采集单元、执行单元和显示单元，所述数据采集单元、所述执行单元和所述显示单元分别与所述控制单元连接；
所述数据采集单元，用于穿孔机运行数据的采集，并将采集到的运行数据发送给所述控制单元；
所述显示单元，用于从所述控制单元接收并显示运行数据；
所述执行单元，用于在所述控制单元的指令下控制穿孔机各部件的运行；
所述数据单元包括：轧辊力传感器、导板力传感器和顶头力传感器，分别用于轧制力、导板力和顶头轴向力的检测；
所述执行单元包括：伺服电机和减速齿轮箱，用于控制轧辊压下量和送进角、导板压入量以及顶杆的前伸量。


2.根据权利要求1所述的穿孔机数字化控制系统，其特征在于，所述控制单元包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器用于执行运动控制功能，所述第二控制器用于运行数据的收集和计算，
所述第一控制器和所述第二控制器通过以太网连接。


3.根据权利要求1所述的穿孔机数字化控制系统，其特征在于，穿孔机的供电回路中设置有智能电表，所述智能电表与所述控制单元连接，用于检测供电回路中的电流数据并上传至所述控制单元；
所述控制单元中建立有电气易损件的工作监控数据库，用于实时记录电气易损件的已工作时间。


4.根据权利要求1所述的穿孔机数字化控制系统，其特征在于，穿孔机的发热器件处设置有温度传感器，所述温度传感器与所述控制单元连接，用于检测发热器件的温度信息并将温度信息发送给所述控制单元；
穿孔机的运动器件处设置有震动传感器，所述震动传感器与所述控制单元连接，用于检测运动器件的震动数据并将震动数据发送给所述控制单元；
穿孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫文秀，王爱国，韩建元，刘国栋，赵志诚，秦捷，国庆稳，周新亮，
申请(专利权)人：太原重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14