本發(fā)明涉及鋁散熱管加工設備的技術領域，具體涉及一種鋁焊管動態(tài)智能控制連續(xù)作業(yè)控制方法及生產線。

背景技術：

特薄壁(0.15～0.50mm)鋁及鋁合金復合管材是汽車、空調器、機車、工程機械、船舶等內燃機為動力的設備中廣泛使用且不可缺少的材料。根據(jù)產品的不同要求，管材的具體材料、結構的選擇有所不同，但在制造工藝的選擇上最具代性的是高頻焊接工藝。

鋁合金特薄壁管材市場容量巨大，僅國內汽車交換器行業(yè)年需求就近30億元人民幣。目前熱交換器用特薄壁鋁焊管制造的先進生產技術主要由美、日、德等國掌握，而國內生產特薄壁鋁焊管的設備智能化程度較低，對設備調試及現(xiàn)場操作人員的熟練程度依賴高，且不能有效地保證鋁合金特薄壁管高頻焊接質量的穩(wěn)定性。為適應我國特薄壁鋁焊管管材的大批量工業(yè)化生產，重點研究和發(fā)明了鋁焊管動態(tài)智能控制作業(yè)方法。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明公開的一種鋁焊管動態(tài)智能控制連續(xù)作業(yè)控制方法。

本發(fā)明還公開的鋁焊管動態(tài)智能控制連續(xù)作業(yè)生產線。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采用的技術方案是：

一種鋁焊管動態(tài)智能控制連續(xù)作業(yè)控制方法，其包括以下步驟：

(1)位于同一鋁焊管生產線上依次設置雙錐頭開卷裝置、鋁帶張力裝置、夾送輥裝置、成型裝置、擠壓裝置、外毛刺刨除裝置、扁成型裝置、校正裝置以及飛剪切斷裝置；

(2)設置動態(tài)智能控制裝置，其包括控制單元，以及與控制單元連接的帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)、夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)與規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)；

所述帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)包括設置在鋁帶張力裝置內的張力傳感器，所述夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)包括設置在夾送輥裝置內的光電檢測傳感器，所述規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括設置在成型裝置內的位置傳感器；

(3)所述張力傳感器對特薄壁鋁材帶料張力采樣，所述光電檢測傳感器對夾送輥裝置的實時輸送速度采樣，所述位置傳感器對成型裝置各機架的輥位采樣，并將各自采樣的數(shù)據(jù)傳輸至控制單元；

(4)控制單元處理對張力數(shù)據(jù)進行處理后，通過帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)控制鋁帶張力裝置保持一個恒定的張力；控制單元處理對輸送速度數(shù)據(jù)處理后，通過夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)控制夾送輥裝置進行輸送速度調節(jié)；控制單元處理對輥位數(shù)據(jù)進行處理后，通過規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)控制成型裝置進行輥位調節(jié)；通過鋁焊管生產線特薄壁鋁材帶料的鋁帶張力裝置、夾送輥裝置以及成型裝置的動態(tài)智能控制，實現(xiàn)鋁焊管連續(xù)作業(yè)。

作為進一步改進，所述步驟(1)中雙錐頭開卷裝置內設有磁粉制動器，所述磁粉制動器連接一磁粉控制器，所述磁粉控制器連接一信號放大器，所述信號放大器、張力傳感器、磁粉控制器與磁粉制動器組成所述帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)；

所述步驟(4)具體還包括以下步驟：

(41)控制單元對磁粉制動器進行控制，磁粉制動器是輸出環(huán)節(jié)，在人機界面預先設定生產要求的成形速度，張力傳感器把帶料張力信號變成0～10V的標準電壓信號反饋給控制單元進行PID調節(jié)，經(jīng)運算.并與給定的張力參數(shù)進行比較，得出一相應的調節(jié)參數(shù)反饋給磁粉控制器，磁粉控制器發(fā)出相應的控制信號，控制磁粉制動器的制動力矩，從而調節(jié)開卷速度.使帶料放卷速度與帶料成形速度保持穩(wěn)定的匹配；

作為進一步改進，所述步驟(41)具體還包括以下內容：當帶料成形速度或帶料直徑發(fā)生變化時，信號放大器根據(jù)張力傳感器信號的變化自動調節(jié)輸出參數(shù)，實現(xiàn)速度的穩(wěn)定匹配。

作為進一步改進，所述步驟(1)中夾送輥裝置包括伺服驅動裝置、伺服電機，所述伺服驅動裝置、伺服電機與光電檢測傳感器組成所述夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)；

所述步驟(4)具體還包括以下步驟：

(42)控制單元對伺服驅動裝置進行控制，伺服驅動裝置控制伺服電機的運作速度，進而調節(jié)鋁帶輸送速度。

作為進一步改進，所述步驟(1)中成型裝置包括伺服驅動裝置、伺服電機，所述伺服驅動裝置、伺服電機與位置傳感器組成所述規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)；

所述步驟(4)具體還包括以下步驟：

(43)控制單元對伺服驅動裝置進行控制，伺服驅動裝置控制伺服電機，伺服電機調節(jié)各機架的輥位。

作為進一步改進，所述步驟(43)具體還包括以下內容：

a、通過位置傳感器采集成型裝置各機架軋輥輥縫的位移變量；

b、利用MATLAB模糊邏輯工具箱，建立了以輥縫位移量為被控對象的參數(shù)自調節(jié)模糊PID位移自動控制系統(tǒng)的模型，對接收的軋輥輥縫位移變量值與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)對所產生的輥縫位移優(yōu)選數(shù)據(jù)比對分析，生成相應比對數(shù)據(jù)；

c、根據(jù)比對數(shù)據(jù)，計算成型裝置各機架軋輥的輥位調整量，軋機自動控制系統(tǒng)用控制單元、位置傳感器、伺服驅動裝置、伺服電機進行模糊PID控制，以伺服電機調整成型裝置各機架的輥位，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，達到智能調整。大大縮短了高頻焊管機組成型機的調試時間和調試成本；提高了其作業(yè)效率，同時，增加了其智能化程度，極大的降低了其操作人員的工作強度。

一種實施上述鋁焊管動態(tài)智能控制連續(xù)作業(yè)控制方法的生產線，所述生產線包括依次設置的雙錐頭開卷裝置、鋁帶張力裝置、夾送輥裝置、成型裝置、擠壓裝置、外毛刺刨除裝置、扁成型裝置、校正裝置以及飛剪切斷裝置；

所述生產線還包括動態(tài)智能控制裝置，所述控制裝置包括控制單元，以及與控制單元連接的帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)、夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)與規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)，

所述帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)包括設置在鋁帶張力裝置內的張力傳感器，所述夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)包括設置在夾送輥裝置內的光電檢測傳感器，所述規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括設置在成型裝置內的位置傳感器。

作為進一步改進，所述雙錐頭開卷裝置內設有磁粉制動器，所述磁粉制動器連接一磁粉控制器，所述磁粉控制器連接一信號放大器，所述信號放大器、張力傳感器、磁粉控制器與磁粉制動器組成所述帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)。

作為進一步改進，所述夾送輥裝置包括伺服驅動裝置、伺服電機，所述伺服驅動裝置、伺服電機與光電檢測傳感器組成所述夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)。

作為進一步改進，所述成型裝置包括伺服驅動裝置、伺服電機，所述伺服驅動裝置、伺服電機與位置傳感器組成所述規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：本發(fā)明帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)包含帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)、夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)、規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)，分別對張力、輸送速度及輥位進行采樣，并通過與預先HMI設定的參數(shù)對比，實現(xiàn)鋁焊管動態(tài)智能控制；通過張力傳感器，信號放大器與帶料放卷磁粉控制器形成閉環(huán)控制，很好地控制帶料放卷速度的穩(wěn)定性，從而有效地保證鋁合金特薄壁管高頻感應焊接質量的穩(wěn)定性；鋁帶張力裝置是用來使帶料在運行的過程中時刻保持一個恒定的張緊拉力，避免褶皺及表面質量受損。

下面結合附圖與具體實施方式，對本發(fā)明進一步說明。

附圖說明

圖1為本實施例的鋁焊管自動控制連續(xù)作業(yè)生產線整體結構示意圖；

圖2為本實施例的鋁焊管自動控制連續(xù)作業(yè)生產線的俯視結構示意圖；

圖3為本實施例的動態(tài)智能控制裝置的統(tǒng)結構方框圖；

圖4為本實施例的帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)結構方框圖；

圖5為本實施例的夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)結構方框圖；

圖6為本實施例的規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)結構方框圖。

圖中：1.雙錐頭開卷裝置，2.鋁帶張力裝置，3.夾送輥裝置，4.成型裝置，5.擠壓裝置，6.外毛刺刨除裝置，7.扁成型裝置，8.校正裝置，9.飛剪切斷裝置，10.交流電機。

具體實施方式

實施例，本實施例提供的鋁焊管動態(tài)智能控制連續(xù)作業(yè)控制方法，其包括以下步驟：

(1)位于同一鋁焊管生產線上依次設置雙錐頭開卷裝置1、鋁帶張力裝置2、夾送輥裝置3、成型裝置4、擠壓裝置5、外毛刺刨除裝置6、扁成型裝置7、校正裝置8以及飛剪切斷裝置9；

(2)設置動態(tài)智能控制裝置，其包括控制單元，以及與控制單元連接的帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)、夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)與規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)；

所述帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)包括設置在鋁帶張力裝置2內的張力傳感器，所述夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)包括設置在夾送輥裝置3內的光電檢測傳感器，所述規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括設置在成型裝置4內的位置傳感器；

(3)所述張力傳感器對特薄壁鋁材帶料張力采樣，所述光電檢測傳感器對夾送輥裝置3的實時輸送速度采樣，所述位置傳感器對成型裝置4各機架的輥位采樣，并將各自采樣的數(shù)據(jù)傳輸至控制單元；

(4)控制單元處理對張力數(shù)據(jù)進行處理后，通過帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)控制鋁帶張力裝置2保持一個恒定的張力；控制單元處理對輸送速度數(shù)據(jù)處理后，通過夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)控制夾送輥裝置3進行輸送速度調節(jié)；控制單元處理對輥位數(shù)據(jù)進行處理后，通過規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)控制成型裝置4進行輥位調節(jié)；通過鋁焊管生產線特薄壁鋁材帶料的鋁帶張力裝置2、夾送輥裝置3以及成型裝置4的動態(tài)智能控制，實現(xiàn)鋁焊管連續(xù)作業(yè)。

參見圖3，動態(tài)智能控制裝置采用西門子S7—1500PLC為控制單元，由機架、電源模塊、CPU模塊、功能模塊、通信模塊、ET200S接口模塊、SSI模塊和編程設備組成，PLC的輸人信號是來自光電開關、接近開關、限位開關、按鈕、傳感器信號、故障信號、變頻器信號、伺服驅動器信號以及與其他控制系統(tǒng)相關聯(lián)的通信信號。輸出信號主要控制伺服電機、電磁閥等。在本動態(tài)智能控制裝置中使用了ET200S分布式I/O。

動態(tài)智能控制裝置的上位機系統(tǒng)設有系統(tǒng)參數(shù)、故障顯示、生產動態(tài)等部分畫面，操作人員可以根據(jù)生產工藝方便地更改參數(shù)和監(jiān)控生產現(xiàn)場運行情況。

參見圖4，所述步驟(1)中雙錐頭開卷裝置1內設有磁粉制動器，所述磁粉制動器連接一磁粉控制器，所述磁粉控制器連接一信號放大器，所述信號放大器、張力傳感器、磁粉控制器與磁粉制動器組成所述帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)；

所述步驟(4)具體還包括以下步驟：

(41)控制單元對磁粉制動器進行控制，磁粉制動器是輸出環(huán)節(jié)，在人機界面預先設定生產要求的成形速度，張力傳感器把帶料張力信號變成0～10V的標準電壓信號反饋給控制單元進行PID調節(jié)，經(jīng)運算.并與給定的張力參數(shù)進行比較，得出一相應的調節(jié)參數(shù)反饋給磁粉控制器，磁粉控制器發(fā)出相應的控制信號，控制磁粉制動器的制動力矩，從而調節(jié)開卷速度.使帶料放卷速度與帶料成形速度保持穩(wěn)定的匹配，使帶料放卷速度與帶料成形速度保持穩(wěn)定的匹配；

當帶料成形速度或帶料直徑發(fā)生變化時，信號放大器根據(jù)張力傳感器信號的變化自動調節(jié)輸出參數(shù)，實現(xiàn)速度的穩(wěn)定匹配。

參見圖5，所述步驟(1)中夾送輥裝置3包括伺服驅動裝置、伺服電機，所述伺服驅動裝置、伺服電機與光電檢測傳感器組成所述夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)；

所述步驟(4)具體還包括以下步驟：

(42)控制單元對伺服驅動裝置進行控制，伺服驅動裝置控制伺服電機的運作速度，進而調節(jié)鋁帶輸送速度。

參見圖6，所述步驟(1)中成型裝置4包括伺服驅動裝置、伺服電機，所述伺服驅動裝置、伺服電機與位置傳感器組成所述規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)；

所述步驟(4)具體還包括以下步驟：

(43)控制單元對伺服驅動裝置進行控制，伺服驅動裝置控制伺服電機，伺服電機調節(jié)各機架的輥位；具體包含以下內容：

a、通過位置傳感器采集成型裝置4各機架軋輥輥縫的位移變量；

b、利用MATLAB模糊邏輯工具箱，建立了以輥縫位移量為被控對象的參數(shù)自調節(jié)模糊PID位移自動控制系統(tǒng)的模型，對接收的軋輥輥縫位移變量值與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)對所產生的輥縫位移優(yōu)選數(shù)據(jù)比對分析，生成相應比對數(shù)據(jù)；

c、根據(jù)比對數(shù)據(jù)，計算成型裝置4各機架軋輥的輥位調整量，軋機自動控制系統(tǒng)用控制單元、位置傳感器、伺服驅動裝置、伺服電機進行模糊PID控制，以伺服電機調整成型裝置4各機架的輥位，形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，達到智能調整。大大縮短了高頻焊管機組成型機的調試時間和調試成本；提高了其作業(yè)效率，同時，增加了其智能化程度，極大的降低了其操作人員的工作強度。

參見圖1～2，本實施例還提供的鋁焊管動態(tài)智能控制連續(xù)作業(yè)生產線，所述生產線包括依次設置的雙錐頭開卷裝置1、鋁帶張力裝置2、夾送輥裝置3、成型裝置4、擠壓裝置5、外毛刺刨除裝置6、扁成型裝置7、校正裝置8以及飛剪切斷裝置9；

所述生產線還包括動態(tài)智能控制裝置，所述控制裝置包括控制單元，以及與控制單元連接的帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)、夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)與規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)，

所述帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)包括設置在鋁帶張力裝置2內的張力傳感器，所述夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)包括設置在夾送輥裝置3內的光電檢測傳感器，所述規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)包括設置在成型裝置4內的位置傳感器。

所述雙錐頭開卷裝置1內設有磁粉制動器，所述磁粉制動器連接一磁粉控制器，所述磁粉控制器連接一信號放大器，所述信號放大器、張力傳感器、磁粉控制器與磁粉制動器組成所述帶料放卷閉環(huán)控制系統(tǒng)。

所述夾送輥裝置3包括伺服驅動裝置、伺服電機，所述伺服驅動裝置、伺服電機與光電檢測傳感器組成所述夾送輥閉環(huán)控制系統(tǒng)。

所述成型裝置4包括伺服驅動裝置、伺服電機，所述伺服驅動裝置、伺服電機與位置傳感器組成所述規(guī)格調節(jié)閉環(huán)控制系統(tǒng)。

鋁焊管動態(tài)智能控制連續(xù)作業(yè)生產線工藝過程為：帶料由雙錐頭開卷裝置1開卷后，帶料進入鋁帶張力裝置2，鋁帶張力裝置2用來使帶料在運行的過程中時刻保持一個恒定的張力，避免褶皺及運行的平穩(wěn)性；然后經(jīng)過夾送輥裝置3，將鋁帶輸送到透明活套箱中，使鋁帶始終處于無張力自由的U形狀態(tài)，保證帶材的物理參數(shù)恒定；成型裝置4制成感應焊接所需的管型形狀；這種管型經(jīng)過導向裝置、高頻感應圈、焊接擠壓裝置5后焊接形成牢固連接的管材：所制成的管材經(jīng)過外毛刺刨除裝置6剔除焊縫處的多余焊渣后進入定徑成型裝置7達到設定尺寸的扁管，扁管經(jīng)過校正裝置8后得到水平方向和豎直方向上的精整形，同時速度檢測裝置將采集到的速度信號傳遞給飛剪切斷裝置9，經(jīng)過飛剪切斷裝置9后根據(jù)所需管長進行剪切落料，最后經(jīng)過廢料自動剔除機構及成品輸送滾道將成品管與廢品管分離。

本發(fā)明并不限于上述實施方式，采用與本發(fā)明上述實施例相同或近似方法或裝置，而得到的其他用于鋁焊管動態(tài)智能控制連續(xù)作業(yè)控制方法及生產線，均在本發(fā)明的保護范圍之內。