本發(fā)明涉及智能控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種管材的收放卷裝置。

背景技術(shù)：

管材收卷和放卷技術(shù)，是管材由擠出機(jī)擠出后，在大盤收卷中進(jìn)入相應(yīng)加工工序之前極其重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，比如pe-xc管材擠出后需要收卷成一大盤管進(jìn)行輻照加工改性；輻照加工后大盤管需要分切成一卷卷的成品管進(jìn)行后續(xù)處理等等。

目前，傳統(tǒng)的收放卷方案中，有技術(shù)采用直流電機(jī)配備直流調(diào)速器進(jìn)行收放卷，使用光桿排線器排線，手動調(diào)節(jié)收卷速度、手動切換排線方向，這樣的收卷方式簡單粗糙，且其采用力矩電機(jī)配備力矩調(diào)速器，使用光桿排線器排線，設(shè)定力矩后根據(jù)力矩自動調(diào)速，需手動切換排線方向，而放卷過程中存在張力不穩(wěn)定的狀況，因而傳統(tǒng)的收放卷方案容易使收放卷的效果差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對傳統(tǒng)的收放卷方案容易使收放卷效果差的技術(shù)問題，提供一種管材的收放卷裝置。

一種管材的收放卷裝置，包括控制器、收卷盤、計米器、制動設(shè)備以及放卷盤；

所述控制器分別連接計米器、收卷盤和制動設(shè)備，所述計米器連接所述收卷盤，所述制動設(shè)備連接所述放卷盤；

所述計米器獲取所述收卷盤執(zhí)行管材收卷操作時的米數(shù)信息，將所述米數(shù)信息上傳至控制器；

所述控制器接收所述米數(shù)信息，向所述收卷盤發(fā)送根據(jù)所述米數(shù)信息生成的收卷控制指令，并將所述米數(shù)信息和所述收卷控制指令中的收卷速度信息發(fā)送至所述制動設(shè)備；

所述制動設(shè)備接收所述米數(shù)信息，根據(jù)所述米數(shù)信息確定輸出力矩值，根據(jù)所述輸出力矩值控制所述放卷盤執(zhí)行管材的放卷操作。

上述管材的收放卷裝置，通過計米器對收卷盤執(zhí)行管材收卷操作時的米數(shù)信息進(jìn)行實時獲取，使控制器根據(jù)上述米數(shù)信息生成的收卷控制指令，控制收卷盤執(zhí)行收卷操作，提高了相應(yīng)的收卷效率；上述管材的收放卷裝置還可以將上述米數(shù)信息和收卷控制指令中的收卷速度信息發(fā)送至制動設(shè)備，使上述制動設(shè)備可以依據(jù)收卷盤在收卷過程中的收卷米數(shù)信息進(jìn)行相應(yīng)的放卷控制，以保證管材的收放卷裝置在放卷過程中的穩(wěn)定性，提高相應(yīng)的收放卷效果。

附圖說明

圖1為一個實施例的管材的收放卷裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一個實施例的收卷速度變化過程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的管材的收放卷裝置的具體實施方式作詳細(xì)描述。

參考圖1，圖1所示為一個實施例的管材的收放卷裝置結(jié)構(gòu)示意圖，包括控制器11、收卷盤12、計米器13、制動設(shè)備14以及放卷盤15；

所述控制器11分別連接計米器13、收卷盤12和制動設(shè)備14，所述計米器13連接所述收卷盤12，所述制動設(shè)備14連接所述放卷盤15；

所述計米器13獲取所述收卷盤12執(zhí)行管材收卷操作時的米數(shù)信息，將所述米數(shù)信息上傳至控制器11；

所述控制器11接收所述米數(shù)信息，向所述收卷盤12發(fā)送根據(jù)所述米數(shù)信息生成的收卷控制指令，并將所述米數(shù)信息和所述收卷控制指令中的收卷速度信息發(fā)送至所述制動設(shè)備15；上述收卷控制指令可以包括收卷盤執(zhí)行收卷操作的收卷速度信息等控制信息；

所述制動設(shè)備15接收所述米數(shù)信息，根據(jù)所述米數(shù)信息確定輸出力矩值，根據(jù)所述輸出力矩值控制所述放卷盤15執(zhí)行管材的放卷操作。

具體地，上述制動設(shè)備15可以為磁粉制動器?？刂破?1可以輸出米數(shù)信息和收卷速度信息等信號給磁粉制動器，使磁粉制動器控制放卷盤的放卷制動力，才能使管材在收卷過程中保持一定的張力，使管材的收卷更為整齊緊密。

本實施例提供的管材的收放卷裝置，可以通過計米器13對收卷盤執(zhí)行管材收卷操作時的米數(shù)信息進(jìn)行實時獲取，使控制器11根據(jù)上述米數(shù)信息生成的收卷控制指令，控制收卷盤12執(zhí)行收卷操作，提高了相應(yīng)的收卷效率；上述管材的收放卷裝置還可以將上述米數(shù)信息和收卷控制指令中的收卷速度信息發(fā)送至制動設(shè)備14，使上述制動設(shè)備14可以依據(jù)收卷盤12在收卷過程中的收卷米數(shù)信息進(jìn)行相應(yīng)的放卷控制，以保證管材的收放卷裝置在放卷過程中的穩(wěn)定性，提高相應(yīng)的收放卷效果.

在一個實施例中，上述控制器在檢測到所述收卷盤啟動時，生成收卷速度為第一速度的收卷控制指令；控制器根據(jù)所述米數(shù)信息檢測收卷盤執(zhí)行當(dāng)次管材收卷操作的收卷米數(shù)，在檢測到所述收卷米數(shù)達(dá)到第一米數(shù)閾值時，生成收卷速度為第二速度的收卷控制指令，在檢測到所述收卷米數(shù)達(dá)到第二米數(shù)閾值時，生成收卷速度為第三速度的收卷控制指令。

上述第一速度、第二速度和第三速度的具體速度大小可以根據(jù)收卷盤的收卷管徑進(jìn)行確定，也可以由相關(guān)工作人員通過相應(yīng)的人機(jī)交互界面等輸入設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，具體地，上述第一速度v1、第二速度v2和第三速度v3之間的大小關(guān)系為v1<v2≤100m/min(米每分鐘)，v3<v2≤100m/min。

收卷盤啟動時，接收在控制器下發(fā)的包括第一速度的收卷控制指令，若收卷盤當(dāng)前的收卷速度沒有達(dá)到上述第一速度，可以以某一加速度勻速提高其收卷速度，將上述收卷速度提高至第一速度后，以上述第一速度保持勻速收卷；在收卷盤接收在控制器下發(fā)的包括第二速度的收卷控制指令時，若收卷盤當(dāng)前的收卷速度沒有達(dá)到上述第二速度，可以以某一加速度勻速提高其收卷速度，將上述收卷速度提高至第二速度后，以上述第二速度保持勻速收卷；在收卷盤接收在控制器下發(fā)的包括第三速度的收卷控制指令時，若收卷盤當(dāng)前的收卷速度大于上述第三速度，可以以某一加速度勻速減小其收卷速度，將上述收卷速度減小至第三速度后，以上述第三速度保持勻速收卷。收卷盤提高其收卷速度過程中的加速度可以根據(jù)收卷盤的配置參數(shù)信息進(jìn)行設(shè)置，如設(shè)置為1m/min²等值，收卷盤減小其收卷速度過程中的加速度可以根據(jù)收卷盤的配置參數(shù)信息進(jìn)行設(shè)置，如設(shè)置為1m/min²等值。

作為一個實施例，上述控制器在檢測到所述收卷米數(shù)達(dá)到第三米數(shù)閾值時，控制所述收卷盤停止執(zhí)行管材收卷的操作。

本實施例在檢測到所述收卷米數(shù)達(dá)到第三米數(shù)閾值時，控制所述收卷盤停止執(zhí)行管材收卷的操作，可以保證進(jìn)行管材收卷操作過程中的安全性。

上述第一米數(shù)閾值、第二米數(shù)閾值和第三米數(shù)閾值可以根據(jù)收卷盤的收卷管徑進(jìn)行確定，也可以由相關(guān)工作人員通過相應(yīng)的人機(jī)交互界面等輸入設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，具體地，上第一米數(shù)閾值m1、第二米數(shù)閾值m2和第三米數(shù)閾值m之間的大小關(guān)系可以為m1＜m2＜m<500。

在一個實施例中，上述制動設(shè)備根據(jù)所述米數(shù)信息檢測收卷盤執(zhí)行當(dāng)次管材收卷操作的收卷米數(shù)，在所述收卷米數(shù)未達(dá)到第二米數(shù)閾值時，檢測當(dāng)前收卷速度，并將所述當(dāng)前收卷速度輸入第一力矩公式計算輸出力矩值；在檢測到所述收卷米數(shù)達(dá)到第二米數(shù)閾值時，檢測當(dāng)前收卷速度，并將所述當(dāng)前收卷速度輸入第二力矩公式計算輸出力矩值。

作為一個實施例，上述第一力矩公式可以為：n＝v*d/k1；第二力矩公式可以為：n＝c+k2*d/v；其中，n表示輸出力矩值，v表示當(dāng)前收卷速度，d表示收卷管徑，k1表示第一力矩系數(shù)，k2表示第二力矩系數(shù)，c表示力矩常數(shù)。

本實施例通過第一力矩公式和第一力矩公式進(jìn)行制動設(shè)備輸出力矩的控制，具有較高的控制精度。

作為一個實施例，上述第一力矩系數(shù)k1的取值為25，第二力矩系數(shù)k2的取值為30，力矩常數(shù)c的取值為100。

作為一個實施例，上述管材的收放卷裝置還可以設(shè)置放卷架，制動設(shè)備以及放卷盤分別安裝在上述放卷架上。放卷架除了基本的上下盤功能，主要控制部分是制動設(shè)備，通過張力控制器輸出信號給制動設(shè)備，輸出信號越大，制動設(shè)備的力矩n，也就是制動設(shè)備給放卷盤的阻力也會越大，管材拉動放卷盤需要的力也越大，這樣才能使管材在收卷過程中保持張力，管的收卷才能整齊緊密；而張力控制器的控制信號由收卷端的plc(若控制器為plc)發(fā)出，plc會根據(jù)人機(jī)界面設(shè)置的管徑大小d和當(dāng)前實時的收卷速度v，去實時改變制動設(shè)備的力矩n。例如進(jìn)入收卷機(jī)降速段時，plc監(jiān)測到收卷速度不斷下降，會不斷加大給張力控制器的制動信號，張力控制器不斷提高制動設(shè)備的制動力，剎停放卷盤，最終使收放卷能夠同時停止下來，避免收卷停止后，放卷盤繼續(xù)慣性放卷。

參考圖2所示，啟動收卷機(jī)后，在米數(shù)達(dá)m2前，制動設(shè)備輸出力矩公式為n＝v*d/25；收卷米數(shù)達(dá)m2后，公式為n＝100+30*d/v，收卷米數(shù)達(dá)m時，收卷結(jié)束，n躍升至最大值200n*m剎停放卷盤，停止后力矩復(fù)零。

假設(shè)設(shè)定收卷管徑d＝10mm，(其他設(shè)定值仍為之前的設(shè)定值v1＝50m/min、v2＝100m/min、v3＝30m/min、m1＝50m、m2＝250m、m＝300m)，啟動收卷機(jī)：

收卷米數(shù)達(dá)m2＝250m前，n＝v*10/25，制動設(shè)備輸出力矩n也就是管拉動放卷盤需要的力會隨速度升高而升高，當(dāng)收卷速度v＝v1＝50m/min時，n＝20(n*m)，即此時管要拉動放卷盤，需要20n*m的力，也就是說此時管保持著20n*m的張力。

收卷米數(shù)達(dá)m2＝250m后，n＝100+30*10/v，制動設(shè)備輸出力矩n也就是管拉動放卷盤需要的力會隨速度降低而升高，因為米數(shù)達(dá)m2＝250m時，收卷速度會從v2＝100m/min最高速度降速，放卷盤會因為慣性仍然高速放卷，所以此時不是減小n，而是要加大n，當(dāng)收卷速度降至v3＝30m/min，n＝110(n*m),通過加大制動對沖放卷盤的慣性，收卷管才不會松散。

收卷米數(shù)達(dá)m＝300m時，收卷完成，收卷盤停止下來，此時制動設(shè)備輸出最大力矩n，剎停放卷盤，然后復(fù)位。

在一個實施例中，上述第一米數(shù)閾值可以為50m，第二米數(shù)閾值可以為250m，第三米數(shù)閾值可以為300m，所述第一速度可以為50m/min，第二速度可以為100m/min，第三速度可以為30m/min。

本實施確實收卷盤執(zhí)行收卷操作的具體米數(shù)控制值(如第一米數(shù)閾值，第二米數(shù)閾值和第三米數(shù)閾值)，以及具體速度控制值(如第一速度，第二速度和第三速度)，可以進(jìn)一步保證相應(yīng)的收卷效果。

作為一個實施例，上述收卷盤的在控制器控制下的收卷速度變化過程可以參考圖2所示，三段速度為上述第一速度v1、第二速度v2和第三速度v3(v1<v2≤100m/min，v3<v2≤100m/min)；三段速切換點為第一米數(shù)閾值m1、第二米數(shù)閾值m2和第三米數(shù)閾值m(m1＜m2＜m<500)。上述各個數(shù)值可以由人機(jī)界面輸入確定的，可設(shè)定范圍較大，而根據(jù)輸入的數(shù)值不同,三段速曲線產(chǎn)生多種變化，適用于多種規(guī)格的管材收卷分切。假設(shè)通過人機(jī)界面設(shè)定v1＝50m/min、v2＝100m/min、v3＝30m/min、m1＝50m、m2＝250m、m＝300m，收卷啟動，收卷速度會先升到v1＝50m/min，收卷米數(shù)達(dá)到m1＝50m時，收卷速度再升到v2＝100m/min，收卷米數(shù)達(dá)到m2＝250m時，收卷速度會下降到v3＝30m/min，最后收卷米數(shù)達(dá)到m＝300m時，收卷自動停止。

首先是收卷啟動低速段v1，人工換盤，剛上盤收卷時，容易操作失誤，低速段收卷目的是提高上盤容錯率，出現(xiàn)收卷凌亂可以及時手動調(diào)整，保證管材在收卷盤底部時收卷整齊緊密，才能保證后續(xù)自動高速收卷中，管材不斷疊層時的收卷效果；然后當(dāng)收卷米數(shù)達(dá)到m1時,進(jìn)入正常運(yùn)行的高速段v2，收卷盤底部以低速收卷整齊緊密好，收卷進(jìn)入高速收卷時間段，保證收卷的高效率；最后是即將收卷完成時的減速段v3，在收卷米數(shù)達(dá)到設(shè)置的預(yù)報警米數(shù)m2(第二米數(shù)閾值)時收卷緩緩降速至減速段，此過程中操作人員確定收卷米數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)米數(shù)m(每種規(guī)格的管材成卷都有不同的米數(shù)要求，此為收卷時的預(yù)設(shè)米數(shù))，同時系統(tǒng)控制制動設(shè)備剎停放卷盤。

作為一個實施例，上述控制器可以為可編程邏輯控制器plc，上述管材的收放卷裝置還可以包括人機(jī)交互界面，通過上述人機(jī)交互界面可以進(jìn)行人與系統(tǒng)的控制交互，操作員利用人機(jī)界面的hmi系統(tǒng)，還可以設(shè)置多重收卷參數(shù)：管徑大小d、分切預(yù)設(shè)米數(shù)m(第三米數(shù)閾值)、低速段米數(shù)m1(第一米數(shù)閾值)、預(yù)報警米數(shù)m2(第二米數(shù)閾值)、三段過程速度(低速過程中的第一速度v1、高速過程中的第二速度v2、減速過程中的第三速度v3)等。

上述管材的收放卷裝置使用可編程控制器plc進(jìn)行邏輯編程，使此系統(tǒng)的自動控制相對智能化，plc接收人機(jī)界面輸入的設(shè)置參數(shù)，通過編制好的程序：根據(jù)人機(jī)界面設(shè)置的管徑大小和編碼器實時監(jiān)測到的收卷速度，plc通過公式計算輸出脈沖信號給伺服控制器，伺服控制器精細(xì)控制伺服電機(jī)帶動絲桿排線器，使管材分卷排線緊密整齊。根據(jù)計米輪(計米器)上編碼器收集的米數(shù)信號。收卷米數(shù)達(dá)到人機(jī)界面設(shè)置的預(yù)報警米數(shù)m2時，收卷機(jī)報警提示操作人員準(zhǔn)備分切，并自動進(jìn)入減速段v3，開始降速運(yùn)行；收卷米數(shù)達(dá)到人機(jī)界面設(shè)置的預(yù)設(shè)米數(shù)m時，收卷機(jī)自動停止收卷，等待操作人員分切下盤，然后進(jìn)入下一盤的收卷工作。

在一個實施例中，上述管材的收放卷裝置，還可以包括變頻器和變頻電機(jī)；

所述變頻器連接所述控制器，所述變頻器還通過變頻電機(jī)連接所述收卷盤；

所述變頻器接收控制器輸出的收卷控制指令，獲取所述收卷控制指令中的收卷速度信息，根據(jù)所述收卷速度信息通過所述變頻電機(jī)控制所述收卷盤執(zhí)行管材收卷操作。

具體地，上述變頻電機(jī)可以通過相應(yīng)的變速箱帶動收卷盤正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，變頻電機(jī)可以通過電纜連接到變頻器，變頻器可通訊電纜與plc通訊，通過plc輸出的信號，控制變頻電機(jī)收卷速度，實現(xiàn)對相應(yīng)收卷盤的控制。

在一個實施例中，上述管材的收放卷裝置，還可以包括顯示器，所述顯示器連接所述控制器，所述顯示器用于顯示控制器輸出的米數(shù)信息，以及所述收卷速度信息。

作為一個實施例，上述顯示器可以包括指令輸入界面，所述指令輸入界面用于讀取用戶輸入的管材參數(shù)信息，并將所述管材參數(shù)信息上傳至控制器；其中，控制器根據(jù)所述管材參數(shù)信息確定執(zhí)行該次管材收卷操作過程中的第一米數(shù)閾值、第二米數(shù)閾值、第三米數(shù)閾值。

上述顯示器作為相應(yīng)管材的收放卷裝置的人機(jī)交互界面，使相關(guān)用戶可以對多重的收卷參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，還可以顯示上述管材的收放卷裝置的米數(shù)信息、收卷速度信息等各類狀態(tài)信息，實現(xiàn)收卷機(jī)對各種不同管徑和規(guī)格的管材進(jìn)行收卷，上述人機(jī)界面與plc等控制器可以通過通訊線連接。

作為一個實施例，上述管材的收放卷裝置開可以包括絲桿排線器、伺服電機(jī)、伺服控制器、編碼器和張力控制器等對收卷和放卷過程進(jìn)行控制的其他部件。

管材的收放卷裝置的計米器可以通過相應(yīng)的計米輪實現(xiàn)米數(shù)信息的獲取。具體地，管材通過壓輪壓緊在計米輪上，帶動計米輪，計米輪每轉(zhuǎn)動1圈產(chǎn)生一個信號輸送到plc，plc計算出米數(shù)，顯示在人機(jī)界面上，操作人員可直觀的看見收卷米數(shù)；壓輪、計米輪都安裝在排線器上，收卷時跟隨排線器一起左右移動，保證管和計米輪的貼合，相比計米輪安裝在固定位置的方式，計米更加準(zhǔn)確。

上述絲桿排線器是用絲桿帶動的排線器，絲桿順時針、逆時針轉(zhuǎn)動，可以使排線器左移、右移進(jìn)行左右排線，采用絲桿排線器相比一般采用光桿排線器的設(shè)備，排線效果要更精密整齊；絲桿通過連軸器連接到伺服電機(jī)。

上述伺服電機(jī)可以通過連軸器帶動絲桿正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，使排線器左右移動；伺服電機(jī)通過電纜連接到伺服控制器。

上述伺服控制器可以接收plc輸出的脈沖信號以及數(shù)字信號，控制伺服電機(jī)輸出電流，控制伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動速度和方向。伺服控制器通過電纜與plc連接。

管材的收放卷裝置的收卷盤可以為定制收卷盤，通過旋轉(zhuǎn)將管材收成卷，通過變速箱與變頻電機(jī)相連接。收卷盤的轉(zhuǎn)軸上可以設(shè)有編碼器，上述編碼器可以通過電纜將脈沖信號輸送到plc，計算收卷速度。

上述張力控制器可以接收plc通過力矩計算程序運(yùn)算輸出的0～10v模擬控制信號轉(zhuǎn)換為0～36a的電流信號輸出給制動設(shè)備，張力控制器通過電纜分別與plc和制動設(shè)備連接。

可編程控制器plc可以安裝在收卷機(jī)內(nèi)部，與計米輪、編碼器、伺服控制器、變頻器、張力控制器、人機(jī)界面互連；plc采集信號、通過編制的程序邏輯運(yùn)算、輸出信號控制各個電氣部件運(yùn)作。

設(shè)置放卷盤的放卷架還可以包括升降(盤)電機(jī)和夾松(盤)電機(jī)。上述制動設(shè)備可通過空心軸式安裝在放卷架的放卷軸上，通過電纜接收張力控制器0～36a信號輸出制動力矩，根據(jù)速度和管徑時刻對放卷盤產(chǎn)生變化的力矩；放卷架加入實時變化的力矩控制，實現(xiàn)理想的張力控制，保證放卷盤受控，杜絕放卷了放卷慣性帶來的安全隱患和產(chǎn)品損傷。升降(盤)電機(jī)可以安裝在放卷架頂部，通過按鈕控制其正反轉(zhuǎn)帶動放卷軸上下移位，實現(xiàn)升降放卷盤的操作。夾松(盤)電機(jī)可以安裝在放卷架底座，通過按鈕控制其正反轉(zhuǎn)帶動一邊放卷架左右移位，實現(xiàn)夾松放卷盤的操作。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。