一种铝焊管动态智能控制连续作业控制方法及生产线与流程

本发明涉及铝散热管加工设备的技术领域，具体涉及一种铝焊管动态智能控制连续作业控制方法及生产线。

背景技术：

特薄壁(0.15～0.50mm)铝及铝合金复合管材是汽车、空调器、机车、工程机械、船舶等内燃机为动力的设备中广泛使用且不可缺少的材料。根据产品的不同要求，管材的具体材料、结构的选择有所不同，但在制造工艺的选择上最具代性的是高频焊接工艺。

铝合金特薄壁管材市场容量巨大，仅国内汽车交换器行业年需求就近30亿元人民币。目前热交换器用特薄壁铝焊管制造的先进生产技术主要由美、日、德等国掌握，而国内生产特薄壁铝焊管的设备智能化程度较低，对设备调试及现场操作人员的熟练程度依赖高，且不能有效地保证铝合金特薄壁管高频焊接质量的稳定性。为适应我国特薄壁铝焊管管材的大批量工业化生产，重点研究和发明了铝焊管动态智能控制作业方法。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明公开的一种铝焊管动态智能控制连续作业控制方法。

本发明还公开的铝焊管动态智能控制连续作业生产线。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种铝焊管动态智能控制连续作业控制方法，其包括以下步骤：

(1)位于同一铝焊管生产线上依次设置双锥头开卷装置、铝带张力装置、夹送辊装置、成型装置、挤压装置、外毛刺刨除装置、扁成型装置、校正装置以及飞剪切断装置；

(2)设置动态智能控制装置，其包括控制单元，以及与控制单元连接的带料放卷闭环控制系统、夹送辊闭环控制系统与规格调节闭环控制系统；

所述带料放卷闭环控制系统包括设置在铝带张力装置内的张力传感器，所述夹送辊闭环控制系统包括设置在夹送辊装置内的光电检测传感器，所述规格调节闭环控制系统包括设置在成型装置内的位置传感器；

(3)所述张力传感器对特薄壁铝材带料张力采样，所述光电检测传感器对夹送辊装置的实时输送速度采样，所述位置传感器对成型装置各机架的辊位采样，并将各自采样的数据传输至控制单元；

(4)控制单元处理对张力数据进行处理后，通过带料放卷闭环控制系统控制铝带张力装置保持一个恒定的张力；控制单元处理对输送速度数据处理后，通过夹送辊闭环控制系统控制夹送辊装置进行输送速度调节；控制单元处理对辊位数据进行处理后，通过规格调节闭环控制系统控制成型装置进行辊位调节；通过铝焊管生产线特薄壁铝材带料的铝带张力装置、夹送辊装置以及成型装置的动态智能控制，实现铝焊管连续作业。

作为进一步改进，所述步骤(1)中双锥头开卷装置内设有磁粉制动器，所述磁粉制动器连接一磁粉控制器，所述磁粉控制器连接一信号放大器，所述信号放大器、张力传感器、磁粉控制器与磁粉制动器组成所述带料放卷闭环控制系统；

所述步骤(4)具体还包括以下步骤：

(41)控制单元对磁粉制动器进行控制，磁粉制动器是输出环节，在人机界面预先设定生产要求的成形速度，张力传感器把带料张力信号变成0～10V的标准电压信号反馈给控制单元进行PID调节，经运算.并与给定的张力参数进行比较，得出一相应的调节参数反馈给磁粉控制器，磁粉控制器发出相应的控制信号，控制磁粉制动器的制动力矩，从而调节开卷速度.使带料放卷速度与带料成形速度保持稳定的匹配；

作为进一步改进，所述步骤(41)具体还包括以下内容：当带料成形速度或带料直径发生变化时，信号放大器根据张力传感器信号的变化自动调节输出参数，实现速度的稳定匹配。

作为进一步改进，所述步骤(1)中夹送辊装置包括伺服驱动装置、伺服电机，所述伺服驱动装置、伺服电机与光电检测传感器组成所述夹送辊闭环控制系统；

所述步骤(4)具体还包括以下步骤：

(42)控制单元对伺服驱动装置进行控制，伺服驱动装置控制伺服电机的运作速度，进而调节铝带输送速度。

作为进一步改进，所述步骤(1)中成型装置包括伺服驱动装置、伺服电机，所述伺服驱动装置、伺服电机与位置传感器组成所述规格调节闭环控制系统；

所述步骤(4)具体还包括以下步骤：

(43)控制单元对伺服驱动装置进行控制，伺服驱动装置控制伺服电机，伺服电机调节各机架的辊位。

作为进一步改进，所述步骤(43)具体还包括以下内容：

a、通过位置传感器采集成型装置各机架轧辊辊缝的位移变量；

b、利用MATLAB模糊逻辑工具箱，建立了以辊缝位移量为被控对象的参数自调节模糊PID位移自动控制系统的模型，对接收的轧辊辊缝位移变量值与数据库管理系统(DBMS)对所产生的辊缝位移优选数据比对分析，生成相应比对数据；

c、根据比对数据，计算成型装置各机架轧辊的辊位调整量，轧机自动控制系统用控制单元、位置传感器、伺服驱动装置、伺服电机进行模糊PID控制，以伺服电机调整成型装置各机架的辊位，形成闭环控制系统，达到智能调整。大大缩短了高频焊管机组成型机的调试时间和调试成本；提高了其作业效率，同时，增加了其智能化程度，极大的降低了其操作人员的工作强度。

一种实施上述铝焊管动态智能控制连续作业控制方法的生产线，所述生产线包括依次设置的双锥头开卷装置、铝带张力装置、夹送辊装置、成型装置、挤压装置、外毛刺刨除装置、扁成型装置、校正装置以及飞剪切断装置；

所述生产线还包括动态智能控制装置，所述控制装置包括控制单元，以及与控制单元连接的带料放卷闭环控制系统、夹送辊闭环控制系统与规格调节闭环控制系统，

所述带料放卷闭环控制系统包括设置在铝带张力装置内的张力传感器，所述夹送辊闭环控制系统包括设置在夹送辊装置内的光电检测传感器，所述规格调节闭环控制系统包括设置在成型装置内的位置传感器。

作为进一步改进，所述双锥头开卷装置内设有磁粉制动器，所述磁粉制动器连接一磁粉控制器，所述磁粉控制器连接一信号放大器，所述信号放大器、张力传感器、磁粉控制器与磁粉制动器组成所述带料放卷闭环控制系统。

作为进一步改进，所述夹送辊装置包括伺服驱动装置、伺服电机，所述伺服驱动装置、伺服电机与光电检测传感器组成所述夹送辊闭环控制系统。

作为进一步改进，所述成型装置包括伺服驱动装置、伺服电机，所述伺服驱动装置、伺服电机与位置传感器组成所述规格调节闭环控制系统。

本发明的优点在于：本发明带料放卷闭环控制系统包含带料放卷闭环控制系统、夹送辊闭环控制系统、规格调节闭环控制系统，分别对张力、输送速度及辊位进行采样，并通过与预先HMI设定的参数对比，实现铝焊管动态智能控制；通过张力传感器，信号放大器与带料放卷磁粉控制器形成闭环控制，很好地控制带料放卷速度的稳定性，从而有效地保证铝合金特薄壁管高频感应焊接质量的稳定性；铝带张力装置是用来使带料在运行的过程中时刻保持一个恒定的张紧拉力，避免褶皱及表面质量受损。

下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本实施例的铝焊管自动控制连续作业生产线整体结构示意图；

图2为本实施例的铝焊管自动控制连续作业生产线的俯视结构示意图；

图3为本实施例的动态智能控制装置的统结构方框图；

图4为本实施例的带料放卷闭环控制系统结构方框图；

图5为本实施例的夹送辊闭环控制系统结构方框图；

图6为本实施例的规格调节闭环控制系统结构方框图。

图中：1.双锥头开卷装置，2.铝带张力装置，3.夹送辊装置，4.成型装置，5.挤压装置，6.外毛刺刨除装置，7.扁成型装置，8.校正装置，9.飞剪切断装置，10.交流电机。

具体实施方式

实施例，本实施例提供的铝焊管动态智能控制连续作业控制方法，其包括以下步骤：

(1)位于同一铝焊管生产线上依次设置双锥头开卷装置1、铝带张力装置2、夹送辊装置3、成型装置4、挤压装置5、外毛刺刨除装置6、扁成型装置7、校正装置8以及飞剪切断装置9；

(2)设置动态智能控制装置，其包括控制单元，以及与控制单元连接的带料放卷闭环控制系统、夹送辊闭环控制系统与规格调节闭环控制系统；

所述带料放卷闭环控制系统包括设置在铝带张力装置2内的张力传感器，所述夹送辊闭环控制系统包括设置在夹送辊装置3内的光电检测传感器，所述规格调节闭环控制系统包括设置在成型装置4内的位置传感器；

(3)所述张力传感器对特薄壁铝材带料张力采样，所述光电检测传感器对夹送辊装置3的实时输送速度采样，所述位置传感器对成型装置4各机架的辊位采样，并将各自采样的数据传输至控制单元；

(4)控制单元处理对张力数据进行处理后，通过带料放卷闭环控制系统控制铝带张力装置2保持一个恒定的张力；控制单元处理对输送速度数据处理后，通过夹送辊闭环控制系统控制夹送辊装置3进行输送速度调节；控制单元处理对辊位数据进行处理后，通过规格调节闭环控制系统控制成型装置4进行辊位调节；通过铝焊管生产线特薄壁铝材带料的铝带张力装置2、夹送辊装置3以及成型装置4的动态智能控制，实现铝焊管连续作业。

参见图3，动态智能控制装置采用西门子S7—1500PLC为控制单元，由机架、电源模块、CPU模块、功能模块、通信模块、ET200S接口模块、SSI模块和编程设备组成，PLC的输人信号是来自光电开关、接近开关、限位开关、按钮、传感器信号、故障信号、变频器信号、伺服驱动器信号以及与其他控制系统相关联的通信信号。输出信号主要控制伺服电机、电磁阀等。在本动态智能控制装置中使用了ET200S分布式I/O。

动态智能控制装置的上位机系统设有系统参数、故障显示、生产动态等部分画面，操作人员可以根据生产工艺方便地更改参数和监控生产现场运行情况。

参见图4，所述步骤(1)中双锥头开卷装置1内设有磁粉制动器，所述磁粉制动器连接一磁粉控制器，所述磁粉控制器连接一信号放大器，所述信号放大器、张力传感器、磁粉控制器与磁粉制动器组成所述带料放卷闭环控制系统；

所述步骤(4)具体还包括以下步骤：

(41)控制单元对磁粉制动器进行控制，磁粉制动器是输出环节，在人机界面预先设定生产要求的成形速度，张力传感器把带料张力信号变成0～10V的标准电压信号反馈给控制单元进行PID调节，经运算.并与给定的张力参数进行比较，得出一相应的调节参数反馈给磁粉控制器，磁粉控制器发出相应的控制信号，控制磁粉制动器的制动力矩，从而调节开卷速度.使带料放卷速度与带料成形速度保持稳定的匹配，使带料放卷速度与带料成形速度保持稳定的匹配；

当带料成形速度或带料直径发生变化时，信号放大器根据张力传感器信号的变化自动调节输出参数，实现速度的稳定匹配。

参见图5，所述步骤(1)中夹送辊装置3包括伺服驱动装置、伺服电机，所述伺服驱动装置、伺服电机与光电检测传感器组成所述夹送辊闭环控制系统；

所述步骤(4)具体还包括以下步骤：

(42)控制单元对伺服驱动装置进行控制，伺服驱动装置控制伺服电机的运作速度，进而调节铝带输送速度。

参见图6，所述步骤(1)中成型装置4包括伺服驱动装置、伺服电机，所述伺服驱动装置、伺服电机与位置传感器组成所述规格调节闭环控制系统；

所述步骤(4)具体还包括以下步骤：

(43)控制单元对伺服驱动装置进行控制，伺服驱动装置控制伺服电机，伺服电机调节各机架的辊位；具体包含以下内容：

a、通过位置传感器采集成型装置4各机架轧辊辊缝的位移变量；

b、利用MATLAB模糊逻辑工具箱，建立了以辊缝位移量为被控对象的参数自调节模糊PID位移自动控制系统的模型，对接收的轧辊辊缝位移变量值与数据库管理系统(DBMS)对所产生的辊缝位移优选数据比对分析，生成相应比对数据；

c、根据比对数据，计算成型装置4各机架轧辊的辊位调整量，轧机自动控制系统用控制单元、位置传感器、伺服驱动装置、伺服电机进行模糊PID控制，以伺服电机调整成型装置4各机架的辊位，形成闭环控制系统，达到智能调整。大大缩短了高频焊管机组成型机的调试时间和调试成本；提高了其作业效率，同时，增加了其智能化程度，极大的降低了其操作人员的工作强度。

参见图1～2，本实施例还提供的铝焊管动态智能控制连续作业生产线，所述生产线包括依次设置的双锥头开卷装置1、铝带张力装置2、夹送辊装置3、成型装置4、挤压装置5、外毛刺刨除装置6、扁成型装置7、校正装置8以及飞剪切断装置9；

所述生产线还包括动态智能控制装置，所述控制装置包括控制单元，以及与控制单元连接的带料放卷闭环控制系统、夹送辊闭环控制系统与规格调节闭环控制系统，

所述带料放卷闭环控制系统包括设置在铝带张力装置2内的张力传感器，所述夹送辊闭环控制系统包括设置在夹送辊装置3内的光电检测传感器，所述规格调节闭环控制系统包括设置在成型装置4内的位置传感器。

所述双锥头开卷装置1内设有磁粉制动器，所述磁粉制动器连接一磁粉控制器，所述磁粉控制器连接一信号放大器，所述信号放大器、张力传感器、磁粉控制器与磁粉制动器组成所述带料放卷闭环控制系统。

所述夹送辊装置3包括伺服驱动装置、伺服电机，所述伺服驱动装置、伺服电机与光电检测传感器组成所述夹送辊闭环控制系统。

所述成型装置4包括伺服驱动装置、伺服电机，所述伺服驱动装置、伺服电机与位置传感器组成所述规格调节闭环控制系统。

铝焊管动态智能控制连续作业生产线工艺过程为：带料由双锥头开卷装置1开卷后，带料进入铝带张力装置2，铝带张力装置2用来使带料在运行的过程中时刻保持一个恒定的张力，避免褶皱及运行的平稳性；然后经过夹送辊装置3，将铝带输送到透明活套箱中，使铝带始终处于无张力自由的U形状态，保证带材的物理参数恒定；成型装置4制成感应焊接所需的管型形状；这种管型经过导向装置、高频感应圈、焊接挤压装置5后焊接形成牢固连接的管材：所制成的管材经过外毛刺刨除装置6剔除焊缝处的多余焊渣后进入定径成型装置7达到设定尺寸的扁管，扁管经过校正装置8后得到水平方向和竖直方向上的精整形，同时速度检测装置将采集到的速度信号传递给飞剪切断装置9，经过飞剪切断装置9后根据所需管长进行剪切落料，最后经过废料自动剔除机构及成品输送滚道将成品管与废品管分离。

本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似方法或装置，而得到的其他用于铝焊管动态智能控制连续作业控制方法及生产线，均在本发明的保护范围之内。