專利名稱：彎管機(jī)加熱溫度控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是彎管機(jī)加熱溫度控制系統(tǒng)。涉及金屬管的加工和一般的控制技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬管材的彎曲加工，在汽車、電子、石油化工、管道工程、航空航天等工 業(yè)部門，占有十分重要的地位。用管材制造的彎曲零件，無論是平面彎曲件，還 是空間彎曲件，除大量應(yīng)用于氣體、液體的輸送管路外，在金屬結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也 十分廣泛。采用管材彎曲加工管件，除了常用鋼、銅、鋁管外，也使用各種合金 及其他金屬管作為管坯。彎管質(zhì)量的好壞，將直接影響到這些行業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)合 理性、安全性和可靠性。為了滿足用戶對(duì)不同形狀、不同規(guī)格彎管的需求，提高 管材彎曲加工的質(zhì)量和工效，可以釆用一些新技術(shù)來改善鋼管的加工極限，提高 加工精度，增加鋼管彎曲加工的柔性化程度，防止因彎曲變形而產(chǎn)生的鋼管內(nèi)側(cè) 起皺、外側(cè)壁厚減薄以及歪扭等形狀的不規(guī)則變化。管材彎曲方法頗多。按彎曲方式可分為壓彎、拉彎、繞彎、推彎、滾彎；按彎曲時(shí)加熱與否可分為冷彎和熱彎；按彎曲時(shí)有無填充可分為有芯(填料)彎管和無芯(填料)彎管。有時(shí)為滿足管件的特定形狀要求，或?yàn)闇p輕彎曲加工工藝難度， 也采用其他的特殊彎管方法，如振動(dòng)沖擊彎曲、錐形芯棒擴(kuò)管彎曲、起皺彎曲、 塌角彎曲、反變形法彎管。對(duì)于鋼管的彎曲方法則大多采用局部感應(yīng)加熱鋼管，用噴水，卻的辦法控制適當(dāng)?shù)臒嶙冃螀^(qū)，并用支撐輪支承導(dǎo)向，由旋轉(zhuǎn)的前夾頭夾住管材的前端，將管材從后端推入新的彎管方法，該方法是1961年由DHF公司申請(qǐng)的專利。此后，又有 多家公司申請(qǐng)了類似的專利或建立了彎管機(jī)的專業(yè)工廠。荷蘭的Cojafex公司購(gòu)買了捷克的專利，該公司擁有世界上最大的制造感應(yīng)彎管機(jī)的專業(yè)工廠，與曰本 DHF公司成為當(dāng)今世界上設(shè)計(jì)制造感應(yīng)彎管機(jī)的兩大代表。我國(guó)造船業(yè)中江南造船廠于1969年自行研制成功第一臺(tái)感應(yīng)加熱彎管機(jī)，目 前已普遍用于電力建設(shè)的管道彎曲中。常州電力修造廠于1985年引進(jìn)安裝一臺(tái)按 我國(guó)技術(shù)要求由曰本DHF公司設(shè)計(jì)制造的1000千瓦中頻彎管機(jī)，解決了我國(guó)大型 厚壁管彎頭的生產(chǎn)困難局面。1992年初，我國(guó)東北重型機(jī)械學(xué)院南校(燕山大學(xué)) 自行研制開發(fā)出用于彎曲異形管及復(fù)雜斷面型材的專用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，在國(guó)內(nèi)首次將該項(xiàng)技術(shù)成果應(yīng)用于異形管的彎曲。1999年，西安重型機(jī)械研究所成功的自行研制開發(fā)出我國(guó)第一臺(tái)液壓式的(D813-500KW中頻感應(yīng)加熱液壓彎管機(jī)，目前已經(jīng)成功的彎曲出不同直徑的管件， 并全面掌握了該項(xiàng)工藝技術(shù)的關(guān)鍵,為該項(xiàng)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。國(guó)外大口徑鋼管彎制設(shè)備的開發(fā)、生產(chǎn)與使用已經(jīng)有20多年的歷史。目前， 國(guó)內(nèi)通過西氣東輸管道工程的實(shí)踐，感應(yīng)加熱彎管設(shè)備制作技術(shù)得到了充分的發(fā) 展，4> 1016 mm 、 X70感應(yīng)加熱彎管制造技術(shù)趨于成熟。X80鋼級(jí)熱煨彎管彎制 技術(shù)正在研究，但至今尚無生產(chǎn)直徑大于4)1016mm、 X80熱煨彎管的設(shè)備及技術(shù)。 對(duì)于采用局部感應(yīng)加熱'鋼管，用噴水冷卻的辦法控制適當(dāng)?shù)臒嶙冃螀^(qū)這種技術(shù)， 由于鋼材強(qiáng)度高、管徑大，帶來的不僅是設(shè)備的龐大、功率的加大，而且還有許多 技術(shù)需要解決，如其中的感應(yīng)加熱問題。對(duì)于一般大口徑鋼管感應(yīng)加熱技術(shù)已很成 熟，但因大口徑、高強(qiáng)度鋼管的加熱又有更嚴(yán)格的要求，溫度的控制更精準(zhǔn)，而已 有技術(shù)對(duì)更大口徑、高強(qiáng)度鋼管已不能滿足要求。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種溫度控制精準(zhǔn)的彎管機(jī)加熱溫度控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型的總體構(gòu)成如圖1所示，設(shè)置在管件工作區(qū)的紅外測(cè)溫儀輸出接 ^擬量輸入模塊后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線電纜接至PLC的輸入端口，而PLC的輸出經(jīng)R232電 纜至光電轉(zhuǎn)換器后接中顛電源的控制輸入端。紅外測(cè)溫儀將測(cè)到的被彎管件的模 擬量溫度信號(hào)經(jīng)模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線電纜接至PLC的輸 入端口 ，在PLC中與設(shè)定值進(jìn)行比較，從R232經(jīng)電纜發(fā)出控制信號(hào)，并經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，由光纜傳至中頻電源的控制輸入端，中頻電源按PLC的控制信 號(hào)調(diào)節(jié)輸出功率,達(dá)到調(diào)節(jié)被彎管件溫度的目的。設(shè)置在管件工作區(qū)的紅外測(cè)溫儀的n測(cè)量(內(nèi)弧)和w測(cè)量(外弧)輸出接模擬 量輸入模塊可編程序控制器后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線電纜接至PLC的輸入端口 RS485接口， 而PLC的RS232接口輸出經(jīng)電纜至光電轉(zhuǎn)換器RS232接口 ，光電轉(zhuǎn)換器的光纖接 口.由中頻控制光纜接中頻電源的光纖接口，中頻電源的控制輸出端由水電纜接加 熱線圈。其中PLC為一般工控機(jī)；現(xiàn)場(chǎng)總線電纜為PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線電纜；光電轉(zhuǎn) 換器為GE232系列產(chǎn)品；模擬量輸入模塊為可編程序控制器。本實(shí)用新型的工作原理是通過計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行彎管機(jī)過程控制、溫度信號(hào)釆 集、調(diào)節(jié)中頻加熱功率。在計(jì)算機(jī)程序控制下，使中頻電源按設(shè)定溫度對(duì)工件進(jìn)行加熱的同時(shí)，將由紅外測(cè)溫儀實(shí)時(shí)測(cè)得的工件加熱區(qū)域溫度信號(hào)通過PLC輸入模塊釆集輸入計(jì)算機(jī)與設(shè)定值比較，根據(jù)比較的結(jié)果增大或減小中頻電源加熱功 率以維持工件上加熱區(qū)溫度恒定，從而實(shí)現(xiàn)彎管機(jī)溫度閉環(huán)控制。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了彎管機(jī)加熱溫度的閉環(huán)控制，測(cè)溫裝置具有響應(yīng)快、靈敏度高、分辨率髙等特點(diǎn)；能實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)釆集和處理，操作方便，使彎管機(jī)工件 溫度控制精度髙，確保穩(wěn)定提供高質(zhì)量產(chǎn)品。本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于將閉環(huán)溫度控制引入中頻加熱彎管機(jī)的溫控中，具體 的控制算法由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)完成。由于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)采用程序控制，在算法 中,采用了最優(yōu)控制的先進(jìn)控制方法，使得設(shè)備硬件簡(jiǎn)單，可靠性高，易維護(hù)，工 件溫度控制精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。


圖1彎管機(jī)加熱溫度控制系統(tǒng)原理框圖圖2彎管機(jī)加熱溫度控制系統(tǒng)PLC連接圖圖3彎管機(jī)加熱溫度控制系統(tǒng)紅外測(cè)溫儀及中頻電源連接圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例.以本例來說明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
并對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步 的說明。本例是可實(shí)現(xiàn)(j)813—(J)1626mm范圍無縫管、直縫管以及螺旋焊管90。 以.內(nèi)任意角度彎管加工的彎管機(jī)配套的加熱溫度控制系統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，其構(gòu)成如 圖l所示。設(shè)置在管件工作區(qū)的紅外測(cè)溫儀的n測(cè)量(內(nèi)弧)和w測(cè)量(外弧)輸出 接模擬量輸入模塊1256和1258后經(jīng)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線電纜接至PLC的輸入端口 RS485接口 ，而PLC的RS232接口輸出經(jīng)電纜至光電轉(zhuǎn)換器RS232接口 ，光電轉(zhuǎn)換 器的光纖接口由光纜接中頻電源的光纖接口，中頻電源的控制輸出端由水電纜接 加熱線圈。紅外測(cè)溫儀將測(cè)到的被彎管件的模擬量溫度信號(hào)經(jīng)模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線電纜接至PLC的輸入端口，在PLC中與設(shè)定值進(jìn)行比較，從 RS232經(jīng)電纜發(fā)出控制信號(hào)，并經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，由中頻控制光纜傳至 中頻電源的控制輸入端，中頻電源按PLC的控制信號(hào)調(diào)節(jié)輸出功率,達(dá)到調(diào)節(jié)被 彎+件溫度的目的。本例中紅外測(cè)溫儀為WEADER1500，輸出4-20mA模擬量信號(hào)；現(xiàn)場(chǎng)總線電纜為 PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線電纜；PLC為研華1609;光電轉(zhuǎn)換器為GE232;中頻電源為CA/1200/1.0S;可編程序控制器為S7300PLC; PLC的RS232接口輸出電纜為RS232串行電纜；紅外測(cè)溫儀為CWY-1 。具體電路及連接如屈2、圖3所示，圖2是溫度控制電路的紅外測(cè)溫儀連接 圖，CWY-l紅外測(cè)溫儀n測(cè)量(內(nèi)弧)的V+、G端分別接(C—19)至KA44 、 (C—20) , 1、 2端分別經(jīng)((L21) 、 (C—22)和S8.2、 S8. 3到模擬量輸入模塊1256的(C—21)、 (C_22) ; CWY-2紅外測(cè)溫儀w測(cè)量(外弧)的V+、G端分別接(C—23)至KA44 、 (C—24), 1、 2端分別經(jīng)(C_25) 、 (C_26)和S8. 4、 S8. 5到模擬量輸入模塊1256的(C—25)、 (C—26);圖3是模擬量輸入模塊連接圖，紅外測(cè)溫儀n測(cè)量接模擬量輸入模塊 工256(SM331)的M0+和M0-端，紅外測(cè)溫儀w測(cè)量接模擬量輸入模塊I258(SM331) 的M1+和'M1-端；模擬量輸入模塊可編程序控制器S7300PLC的RS485接口由 PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線電纜接PLC的RS485接口 ； PLC的RS232接口由RS232串行電 纜接光電轉(zhuǎn)換器GE232的RS232接口，光電轉(zhuǎn)換器GE232的光纖接口由光纜接中 頻電源CA/1200/1.0S的光纖接口，中頻電源CA/1200/1.0S的控制輸出口由水電 纜接加熱線圏。本實(shí)用新型是通過計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行彎管機(jī)過程控制、溫度信號(hào)采集、調(diào)節(jié)中 頻加熱功率。在計(jì)算機(jī)程序控制下，使中頻電源按設(shè)定溫度對(duì)工件進(jìn)行加熱的同 時(shí)，將由紅外測(cè)溫儀實(shí)時(shí)測(cè)傳的工件加熱區(qū)域溫度信號(hào)通過PLC輸入模塊采集輸 入計(jì)算機(jī)與設(shè)定值比較，根據(jù)比較的結(jié)果增大或減小中頻電源加熱功率以維持工 件上加熱區(qū)溫度恒定，從而實(shí)現(xiàn)彎管機(jī)溫度閉環(huán)控制。本例經(jīng)多次彎管試驗(yàn),測(cè)溫具有響應(yīng)快、靈敏度高、分辨率高等特點(diǎn)；能實(shí)現(xiàn) 高速數(shù)據(jù)釆集和處理，操作方便，可靠性高，易維護(hù)，工件溫度控制精度高，產(chǎn) 品質(zhì)量穩(wěn)定。
權(quán)利要求1. 一種彎管機(jī)加熱溫度控制系統(tǒng)，其特征是設(shè)置在管件工作區(qū)的紅外測(cè)溫儀輸出接模擬量輸入模塊后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線電纜接至PLC的輸入端口，而PLC的輸出經(jīng)電纜至光電轉(zhuǎn)換器后接中頻電源的控制輸入端；紅外測(cè)溫儀將測(cè)到的被彎管件的模擬量溫度信號(hào)經(jīng)模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線電纜接至PLC的輸入端口，在PLC中與設(shè)定值進(jìn)行比較，從R232經(jīng)電纜發(fā)出控制信號(hào)，并經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，由光纜傳至中頻電源的控制輸入端，中頻電源按PLC的控制信號(hào)調(diào)節(jié)輸出功率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的彎管機(jī)加熱溫度控制系統(tǒng),其特征是設(shè)置在管件工 作區(qū)內(nèi)弧的紅外測(cè)溫儀的n測(cè)量和外弧的紅外測(cè)溫儀的w測(cè)量輸出接模擬量輸入 模塊后經(jīng)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線電纜接至PLC的輸入端口 RS485接口，而PLC的RS232 接口輸出經(jīng)電纜至光電轉(zhuǎn)換器RS232接口，光電轉(zhuǎn)換器的光纖接口由中頻控制光 纜接中頻電源的光纖接口，中頻電源的控制輸出端由水電纜接加熱線圈。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的彎管機(jī)加熱溫度控制系統(tǒng)，其特征是所述現(xiàn)場(chǎng) 總線電纜為PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線電纜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的彎管機(jī)加熱溫度控制系統(tǒng),其特征是所述光電 轉(zhuǎn)換器為GE232系列產(chǎn)品。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的彎管機(jī)加熱溫度控制系統(tǒng),其特征是所述模擬量 輸入模塊為可編程序控制器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的彎管機(jī)加熱溫度控制系統(tǒng)，其特征是所述紅外測(cè) 溫儀為CWY-1系列產(chǎn)品。
專利摘要本實(shí)用新型是彎管機(jī)加熱溫度控制系統(tǒng)。涉及金屬管的加工和一般的控制技術(shù)領(lǐng)域。設(shè)置在管件工作區(qū)的紅外測(cè)溫儀輸出接模擬量輸入模塊后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線電纜接至PLC的輸入端口，而PLC的輸出經(jīng)電纜至光電轉(zhuǎn)換器后接中頻電源的控制輸入端；紅外測(cè)溫儀將測(cè)到的被彎管件的模擬量溫度信號(hào)經(jīng)模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)總線電纜接至PLC的輸入端口，在PLC中與設(shè)定值進(jìn)行比較，從R232經(jīng)電纜發(fā)出控制信號(hào)，并經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，由光纜傳至中頻電源的控制輸入端，中頻電源按PLC的控制信號(hào)調(diào)節(jié)輸出功率。本實(shí)用新型設(shè)備硬件簡(jiǎn)單，可靠性高，易維護(hù)，工件溫度控制精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
文檔編號(hào)B21D7/16GK201097237SQ20072016963
公開日2008年8月6日 申請(qǐng)日期2007年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月10日
發(fā)明者劉紅旗, 張俊杰, 李玉卓, 黃平江 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣管道局;中油管道機(jī)械制造有限責(zé)任公司