数控蛇形管弯管机设计【7张CAD图纸和说明书】
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中频加热弯管机及其 PLC 控制介绍了一种由液压驱动、可编程控制器控制的中频加热液压弯管机。该文对其工作原理、液压系统以及 PLC 控制系统等方面进行了介绍，并阐述了该机的性能特点。控制系统采用了可编程控制器和人机界面，提高了系统的可靠性及其柔性，增强了机床的抗干扰能力。管道系统在电力、石化、等工程建设中有着广泛的应用。尤其是随着经济建设的迅速发展，管道的规格和用材也在向着大型化和高强度发展。目前国内的中频弯管机多以外国的技术为蓝本，采用机械传动，自动化程度偏低，难以使大口径的管道在弯制的过程中，达到规定的质量和精度要求，因此，决定采用液压系统推进代替机械进给。经实践证明，是切实可行的。1 弯管机工作原理中频加热液压弯管机主要由机械装置、液压系统、中频加热系统、PLC 控制系统、冷却系统等组成。机械装置主要有卡紧装置、小车推进装置、导向轮装置和摇臂回转装置等组成。弯管的工作原理如图 1 所示，其基本过程是：在将管道安装好之后，利用中频电源通过感应圈对其待弯区域进行加热，当加热到一定温度后，由小车将管道按照一定的速度向前推进，沿调整好的弯曲半径进行弯曲。图 1 中频加热液压弯管机工作原理示意图2 中频加热液压弯管机的液压系统中频加热液压弯管机的液压系统原理图如图 2 所示，主要由 9 个液压缸和 2 个液压马达组成。主夹缸在弯管时始终保证管道通过夹具固定于转臂之上，确保管道按预定的半径进行弯曲；导夹缸起辅助夹管的作用，同时具有导向和支撑的功能；推进缸在弯管进行时，为弯管机提供动力；辅夹缸在弯管时把弯管固定于推进小车之上，防止管道在推进时产生振动；定位夹紧缸将主夹头定位在摇臂导轨上，防止其在工作中因受力而移动；定位液压马达，实现摇臂工作台的移动；复位马达是在弯管结束时，使摇臂复位。在弯管机的液压系统中，弯曲主夹缸、导夹缸、辅夹缸、推进缸以及定位夹紧缸均采用液控单向锁紧阀，减少压力损失，以保证弯管过程中夹紧、弯曲动作可靠。图 2 液压系统原理图操作人员装好管坯，通过点动按钮控制电磁铁 9YA 通电而 10YA 断电，从而调整弯管的半径，半径调整好之后，点动另一按钮控制 7YA 通电而 8YA 断电，定位夹紧。然后按下启动按钮，在可编程控制器（PLC）的控制下依次自动执行以下的动作：（1）电磁铁 3YA 通电，主夹缸驱动夹头关闭，从而把管子加紧；（2）电磁铁 SYA 通电，辅夹缸驱动夹头关闭，把管子和推进小车固定在一起；（3）电磁铁 11YA 通电，导夹缸驱动压料模把管子压紧； （4）电磁铁 13YA 通电，主驱动缸推动小车，从而由小车带动钢管前进，沿调整好的的弯曲半径进行快速弯曲；（5）电磁铁巧 YA 通电，将快速推进改为工进；（6）弯管结束后，电磁铁 12YA 通电而 11YA 断电，导向缸退回，使压料模后退；（7）电磁铁 6YA 通电 SYA 断电，辅夹头松开退回；（8）电磁铁 4YA 通电 3YA 断电，主夹头松开退回。操作人员将弯制好的管件取下之后，按下复位开关令电磁铁 16YA 通电而 17YA 断电，摇臂反向回转，使弯管机复位，准备下一个弯管开始，从而完成一个工作循环。3 弯管机的 PLC 控制系统3.1 控制系统的功能（1）弯管前的工装过程：包括摇臂定位，主夹头、辅夹头的开和闭，导向轮的开和闭以及工件位置的调整。（2）主要工艺参数的实时采集和显示：包括加热温度、弯曲的角度。（3）参数设定的功能：包括弯曲角度的设定、加热温度上下限、工件行进速度定工艺过程参数的设定。nextpage3.2 控制系统原理中频加热液压弯管机的控制系统采用可编程控制器，选用日本某公司的 FXZN-64MR，操作系统采用新型人机界面 F940G0T，它们之间通过一根通信电缆实现实时通信。FXZN-64MR 接受人机界面上的操作控制按钮以及温度的参数设置和光电编码器检测的位置和角度控制信号，使液压缸按规定的顺序完成各动作。触摸屏一方面将弯管机操作控制信号和工艺参数等传送给 PLC，另一方面将 PLC 工作状态和运行信息显在触摸屏上，实现生产过程的动态监视。中频加热液压弯管机的控制系统组成框图如图 3 所示。图 3 控制系统框图3.3 PLC 的 FO 地址分配XO 编码器 A 相脉冲输入 YO 液压泵电动机控制接触器 KM1X1 编码器 B 相脉冲输入 Y1 液压泵电动机卸荷电磁阀 1YAX2 急停按钮 Y2 液压泵电动机卸荷电磁阀 2YAX3 液压泵过载 Y3 主夹紧进位电磁阀 3YAX4 定位夹紧压力开关 Y4 主夹紧退位电磁阀 4YAX5 主夹紧进压力开关 Y5 辅夹紧进位电磁阀 5YAX6 辅夹紧进压力开关 Y6 辅夹紧退位电磁阀 6YAX7 导向进压力开关 Y7 定位夹紧进位电磁阀 7YAX8 定位退限位 Y8 定位夹紧退位电磁阀 8YAX9 主夹紧退限位 Y9 摇臂工作台进电磁阀 9YAX10 辅夹紧退限位 Y10 摇臂工作台退电磁阀 10YAX11 摇臂复位限位 Y11 导向轮夹紧进电磁阀 11YAX12 弯管机复位限位 Y12 导向轮夹紧退电磁阀 12YAX13 摇臂工作台进 Y13 弯管快进电磁阀 13YAX14 定位进 Y14 弯管快退电磁阀 14YAX15 主夹紧进 Y15 弯管快进电磁阀 15YAX16 辅夹紧进 Y16 弯管机复位电磁阀 16YAX17 导向轮进 Y17 中频电源控制接触器 KM2X18 弯管推进快 Y18 冷却电磁阀 18YA X19 弯管工进X20 弯管停X21 弯管快退X22 主夹紧退X23 辅夹紧退X24 导向轮退X25 摇臂工作台退X26 弯管机复位X27 中频加热按钮X28 冷却按钮3.4 控制系统的软件设计控制系统软件设计包括两部分：一为触摸屏界面设计；二是 PLC 程序设计。1）触摸屏界面设计触摸屏界面设计首先在计算机上安装触摸屏工具软件 FX-PCS-DU/WIN-C，根据生产工艺的控制要求进行界面设计，并做好相关的设定，再进行编译，当计算机与触摸屏进行正确的通信后，下载给触摸屏 F940GOT。触摸屏界面包括初始界面，手动模式、半自动模式、角度编辑，温度参数编辑和故障报警等。各界面之间可以方便、快捷的切换。手动模式界面主要为手动操作设备的各按钮及其相关的显示：自动模式界面主要完成弯管的自动操作及其相关的显示。角度编辑界面主要用于设置弯管的角度参数，以及实时地显示当前的弯管角度。温度编辑界面主要用于设置弯管时管子的加热温度参数，以及实时显示当前的温度。另外还有报警界面。在生产过程中，如果出现故障，触摸屏自动转入报警界面，并且显示故障信息，以便于进行相应的处理。2）PLC 程序设计对于弯管机的手动和自动 2 种工作方式，采用模块化分别对其进行程序设计。在此重点介绍自动工作方式。图 4 为自动弯管的工艺流程图。图 4 弯管的工艺流程图按照这个工艺流程，把控制系统模块化为几个子程序，分别为机座位置定位子程序，角度测量子程序，钢管加热的恒温控制子程序，实时监控子程序。采用模块化设计，操作起来安全可靠，各模块之间的更改互不干扰，有利于程序的维护。4 结束语采用 PLC 控制的弯管机具有以下几个特点：（1）弯管的工艺精度提高、质量好采用编码器和 PLC，对弯管角度进行准确自动控制，弯
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