一种双金属管水压复合设备控制系统
阅读说明：本技术 一种双金属管水压复合设备控制系统 (Bimetal pipe hydraulic pressure composite apparatus control system ) 是由 张立新 李贺 胡雪 张胜利 董峰 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及双金属管复合加工技术领域,具体为一种双金属管水压复合设备控制系统,主要包括水压复合设备、电气控制系统、传感器模块以及报警装置；水压复合设备包括水压机、冲压装置以及模具组；电气控制系统包括人机交互设备、PLC以及供电子系统；其中水压复合设备作为制造双金属管的执行装置；电气控制系统的人机交互设备用于人机交互、模式选择；PLC用于接收与处理用户和传感器输入的指令,控制水压复合设备加工复合管；供电子系统用于给控制系统各元器件和传感器供电；传感器模块用于采集水压信号和位置信号并传输到PLC,报警系统用于紧急工况的报警。本方案提高了水压复合设备的自动化程度并改善了双金属管水压复合工艺。(The invention relates to the technical field of bimetal tube composite processing, in particular to a bimetal tube water pressure composite equipment control system, which mainly comprises water pressure composite equipment, an electrical control system, a sensor module and an alarm device; the hydraulic compound equipment comprises a hydraulic press, a stamping device and a die set; the electrical control system comprises a human-computer interaction device, a PLC and a power supply subsystem; the hydraulic compounding equipment is used as an actuating device for manufacturing the bimetallic pipe; the man-machine interaction equipment of the electric control system is used for man-machine interaction and mode selection; the PLC is used for receiving and processing instructions input by a user and the sensor and controlling the hydraulic compounding equipment to process the compound pipe; the power supply subsystem is used for supplying power to all components and sensors of the control system; the sensor module is used for collecting water pressure signals and position signals and transmitting the water pressure signals and the position signals to the PLC, and the alarm system is used for alarming under emergency conditions. The scheme improves the automation degree of the water pressure compounding equipment and improves the water pressure compounding process of the bimetallic tube.)
技术领域
本发明涉及双金属管加工
技术领域
领域，具体为一种双金属管水压复合设备控制系统。背景技术
近些年，由于双金属管成本较低并且兼具内管耐腐蚀、不结垢、流水阻力小与外管强度与可靠性高的优点，双金属复合管在民用输水、输气以及石油、工业化工等行业被广泛应用。双金属复合管在内衬管穿入外基管后，需要采取加压复合来让外基管和内衬管贴紧，目前主要采用机械挤压和静水液压两种复合方式进行材质复合。机械挤压复合采用机械扩径装置对内衬管进行挤压复合。静水液压复合采用静水压扩大内衬管与外基管进行复合。水压复合技术由于复合过程水压均匀柔和,复合效果较好，对不锈钢表面不会产生损伤，并且能在水压复合过程中对复合管道进行泄露检验，因此水压复合技术在双金属管复合
技术领域
被广泛使用。然而，在利用水压复合方式进行双金属管加工的过程中，存在下述问题：1、水压复合过程中由于加压水泄露，导致压力不稳定，但无法实时监测水压，及时调整水压，造成基管变形较大；2、水压复合设备在进行双金属管端口密封时，复合管两端密封圈为固定大小，无法调节，只能通过机器推入方式进行密封，在工程生产中，生产效率低，并且长时间使用造成密封圈磨损导致结合不紧密从而使加压水泄露；3、由于基管性能的差异性，有时会发生管道局部变形，甚至会发生爆破，发生安全事故，造成工作人员受伤与设备损坏，这在工业上是极其危险的。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种双金属管水压复合设备控制系统，能够在水压复合的过程中实时监控水压大小，从而实现高效地实时对水压的监控，提高双金属管水压复合质量，其中，由PLC调节密封圈大小的密封装置，解决了密封圈磨损问题，并且为了保证生产安全与加工精度，采用模具组对基管进行限制。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双金属管水压复合设备控制系统，主要包括水压复合设备、电气控制系统、传感器模块以及报警装置；水压复合设备包括水压机、冲压装置、密封装置以及模具组；电气控制系统包括人机交互设备、PLC以及供电子系统；其中水压复合设备作为加工双金属管的执行装置；电气控制系统的人机交互设备用于人机交互、模式的选择；PLC用于接收与处理用户和传感器输入的指令，控制水压复合设备加工复合管；供电子系统用于给控制系统各元器件和传感器供电；传感器模块用于采集水压信号和位置信号并传输到PLC，报警系统用于紧急工况的报警。
进一步地，所述的水压复合设备，采用140Mpa水压机，冲压装置上设置有由PLC调节径向大小的密封装置，模具组分为外模具和内模具。
进一步地，所述的传感器模块的水压传感器，设置于冲压装置的顶端位置。
进一步地，所述的人机交互设备与PLC电连接，所述的PLC与传感器模块和报警装置电连接。
进一步地，所述的电气控制系统，其供电子系统包括380V转220V交流变压器，220V交流电转24V直流电开关电源，其中，380V交流电为水压复合设备供电，开关电源转换成24V直流电为人机交互设备、PLC、传感器、报警装置和按钮开关供电。
进一步地，所述的电气控制系统，其人机交互设备包含3种模式：智能模式、全自动模式与手动模式，每种模式均在人机交互设备的触摸屏上显示实时水压与加压时间，并能在复合工艺结束后将水重新抽回水箱内；智能模式设有复合管道管径大小及管道长度输入框，根据用户输入参数，可自动调整冲压装置位置和密封装置径向大小，并能根据水压传感器采集到的水压信号自动调整水压大小，全自动模式功能设有施加压力、管径大小、管道长度设定输入框，用户计算出所需水压大小进行参数输入，根据用户设定的水压和水压传感器采集到的水压信号自动调整水压大小，在复合工艺完成后自动停止，手动模式需用户根据经验调整冲压装置（11）位置、密封装置（12）径向大小及水压大小；人机交互设备还包括急停、历史数据存储功能。
进一步地，一种双金属管水压复合设备控制系统，包括如下步骤：
S1、将待加工双金属复合管放入模具组；
S2、闭合开关，导通电路，启动控制系统；
S3、在人机交互界面中选择加工模式，设定加工参数；
S4、PLC控制水压复合设备的冲压装置到达指定位置，并由PLC控制密封装置调整密封圈径向大小对双金属复合管两端进行不完全密封，气体完全排出后，密封装置对双金属复合管两端进行完全密封，水压复合设备将水压加压到复合加工所需水压，进行双金属管水压复合加工；
S5、水压复合加工完成后，加工介质水通过抽水水管抽回水箱，水压复合设备的密封装置和冲压装置复位。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）通过对水压复合设备和电气控制系统的设计，实现了对水压复合设备水压的稳定控制；
（2）通过人工设定管径大小、施加水压、冲压时间，加工完成后，水压复合设备自动停止复位，实现了完全自动化的水压复合加工；
（3）具备历史加工数据记录功能，人机交互设备可将数据发送给云服务器，操作人员可以直接从人机交互设备或云端进行查看；
（4）采用外模具与内模具结合的方式，对基管弹性变形量进行限制，提高了加工精度和可靠性；
（5）具备报警急停功能，实现紧急工况的急停与报警，保障安全生产。
附图说明
图1为本发明一种双金属管水压复合设备控制系统的逻辑示意图。
图2为本发明一种双金属管水压复合设备控制系统的供电子系统示意图。
图3为本发明一种双金属管水压复合设备控制系统的水压复合装置结构示意图。
其中，1-水压复合设备，2-电气控制系统，3-传感器模块，4-报警装置，5-人机交互设备，6-PLC，7-供电子系统，8-变压器，9-开关电源，10-水压机，11-冲压装置，12-密封装置，13-水压传感器，14-外模具，15-内模具，16-双金属复合管，17-水箱，18-水箱水管，19-抽水水管，20-支撑装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-3所示，一种双金属管水压复合设备控制系统，包括水压复合设备1、电气控制系统2、传感器模块3以及报警装置4；水压复合设备1包括水压机10、冲压装置11、密封装置12以及模具组；电气控制系统2包括人机交互设备5、PLC6以及供电子系统7；其中水压复合设备1作为加工双金属管的执行装置；电气控制系统2的人机交互设备5用于人机交互、模式的选择；PLC6用于接收与处理用户和传感器输入的指令，控制水压复合设备1加工复合管16；供电子系统7用于给控制系统各元器件和传感器供电；传感器模块3用于采集水压信号和位置信号并传输到PLC6，报警系统4用于紧急工况的报警。
其中，所述的水压复合设备1，采用140Mpa水压机10，冲压装置11上设置有由PLC6调节径向大小的密封装置12，模具组分为外模具14和内模具15，用于控制基管弹性变形量，使基管和衬管的复合变形在定值控制范围内。
其中，所述的传感器模块3的水压传感器13，设置于冲压装置11的顶端位置，水压传感器13采集水压信号传输到PLC6，PLC6控制水压复合设备1进行压力调节，冲压位置传感器用于冲压装置11的定位。
其中，所述的人机交互设备5与PLC6电连接，所述的PLC6与传感器模块3和报警装置4电连接，人机交互设备5与PLC6采用RS232进行数据通信，传感器3与PLC6采用RS485进行数据通信。
其中，所述的电气控制系统2，其供电子系统7包括380V转220V交流变压器8，220V交流电转24V直流电开关电源9，其中，380V交流电为水压复合设备1供电，开关电源9将220V交流电转换成24V直流电为人机交互设备5、PLC6、传感器模块3和报警装置4供电。
其中，所述的电气控制系统2，其人机交互设备5包含3种模式：智能模式、全自动模式与手动模式，每种模式均在人机交互界面显示实时水压与加压时间，并能在复合工艺结束后将水重新抽回水箱17内；智能模式设有复合管道管径大小及管道长度输入框，根据用户输入参数，可自动调整冲压装置11位置和密封装置12径向大小，并能根据传感器模块3中的水压传感器13采集到的水压信号自动调整水压大小，全自动模式功能设有施加压力、管径大小、管道长度设定输入框，用户计算出所需水压大小进行参数输入，根据用户设定的水压和水压传感器13采集到的水压信号自动调整水压大小，在复合工艺完成后自动停止，手动模式需用户根据经验调整冲压装置11位置、密封装置12径向大小及水压大小；人机交互设备5还包括急停、历史数据存储功能。
其中，一种双金属管水压复合设备控制系统，包括如下步骤：
S1、将待加工双金属管复合管16放入模具组；
S2、闭合开关，导通电路，启动控制系统；
S3、在人机交互界面中选择加工模式，设定加工参数；
S4、PLC6控制水压复合设备1的冲压装置11到达指定位置，并由PLC6控制密封装置12调整密封圈径向大小对双金属复合管16两端进行不完全密封，气体完全排出后，密封装置12对双金属复合管16两端进行完全密封，水压复合设备1将水压加压到复合加工所需水压，进行双金属管水压复合加工；
S5、水压复合加工完成后，加工介质水通过抽水水管19抽回水箱17，水压复合设备1的密封装置12和冲压装置11复位。
本发明的工作原理：
PLC与人机交互设备通过RS232进行通信，人机交互设备通过通信协议将控制指令发送到PLC，传感器将模拟量传输到PLC进行A/D转化，PLC接收控制指令与传感器信号进行设备控制并将数据存储到PLC内部存储器里，人机交互设备通过访问地址的方式读取历史数据；PLC根据用户输入的参数，结合传感器采集到的信号，对冲压装置和密封装置进行位置调整，水压复合过程中，压力超过阈值时，PLC对水压复合设备进行压力调节。
水压复合设备控制系统工作时，启动开关，供电子系统为触摸屏、PLC、传感器、水压复合设备等供电，在触摸屏上选择工作模式，用户输入所需参数指令，输入的指令传送到PLC之后，PLC控制水压复合设备工作，PLC将从传感器采集到的模拟量转化为数字量，PLC结合数字量，经过运算，输出模拟量，实现对水压复合设备进行水压调节，达到水压复合过程中保持压力稳定的目的。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员而言，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。