大口径液压弯管机自动控制系统的研制

摘要

大口径液压弯管机是在大型长距离的油气输送管线工程中用于改变管线方向的一种机械设备，弯管机可在野外现场作业具有提高工作效率，降低加工运输成本，简化制作工艺等特点。现如今在人们的工作生活中都少不了油气等资源的大量使用，然而对于油气开采之后的运输就成为了开采后的又一大重要工程。由于现有的大口径液压弯管机工作时还是主要依靠工人手动操作，自动化程度低，用工强度大。所以要对弯管机的工作原理进一步分析，实现弯管机在电气控制系统的监控下自动完成弯管作业的功能，减少用工人数，简化操作步骤，提高弯管作业的成功率。
　　根据企业的实际生产需要，本文通过对大口径液压弯管机工作原理的分析，针对该设备存在的自动化程度低，工作过程繁琐和加工精度差的问题，分别提出了现有问题的解决方案，以及设计基于台达PLC的弯管机自动控制系统的研制方案。在充分分析了弯管机的工作流程、技术特点和重要参数的基础上，改造弯管机现有的液压系统，使液压系统满足电气系统功能的必要条件。通过分析弯管机的执行元件和重要参数，设计出电气控制系统的硬件组成和各个硬件设备的电路接线图。根据设备的作业要求，以台达公司的WPLSoft、DOPSoft、DCISoft1.12软件作为系统开发平台，编写PLC和触摸屏的控制程序。
　　通过对大口径液压弯管机的技术参数分析，并应用PLC控制技术，完成了对弯管机自动控制系统的软、硬件设计。控制系统经过上机调试，实现了自动控制各执行元件有序稳定的工作并且满足企业的技术要求。验证了大口径液压弯管机升级改造的可行性，为油气建设工程提供更为高效的大口径钢管的弯管设备，该设备自动控制系统的实现具有一定的经济价值和应用价值。同时，还能使得大口径弯管机得到更加广泛的推广使用。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 国内外研究现状分析

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 课题的研究内容

1．3．1 研究内容

1．3．2 关键问题

1．3．3 课题目标

1．4 本章小结

第2章 弯管机的系统组成及工作原理分析

2．1 弯管机的系统组成

2．2 弯管机的工作原理

2．3 弯管机的弯管流程分析

2．3．1 弯管机的弯管流程方案

2．3．2 弯管机弯管过程的参数

2．4 本章小结

第3章 弯管机液压系统的改进设计

3．1 改进前的液压系统组成

3．2 液压系统的改进

3．2．1 集成块的设计

3．2．2 液压油路保压方案的设计

3．2．3 液压油路调速方案的设计

3．3 优化后的液压系统工作原理

3．4 液压系统的设计特点

3．5 本章小结

第4章 弯管机电气控制系统的总体设计

4．1 电气控制系统的功能及工作流程分析

4．1．1 电气控制系统的功能

4．1．2 电气控制系统的技术要求

4．1．3 电气控制系统的工作流程

4．2 关键参数的测量方案

4．2．1 角度的测量

4．2．2 楔块位移的测量

4．2．3 送管长度的测量

4．2．4 内胎的定位

4．2．5 压力的测量

4．3 电气控制系统的基本构成

4．3．1 控制系统软件组成

4．3．2 控制系统硬件组成

4．4 本章小结

第5章 弯管机电气控制系统的硬件设计

5．1 电气控制系统的原理

5．2 电气控制系统的硬件组成

5．3 PLC及扩展模块的功能介绍

5．3．1 DVP-28SV型PLC的功能介绍

5．3．2 扩展模块的功能介绍

5．3．3 电气控制系统的I／O口分布

5．4 其他元件的选型与接线

5．4．1 DOP-B10S411触摸屏

5．4．2 压力变送器

5．4．3 角度传感器

5．4．4 激光测距传感器

5．4．5 光电编码器

5．4．6 直线位移传感器

5．5 按钮、限位、电磁换向阀、继电器等元件与PLC的连接

5．6 本章小结

第6章 弯管机电气控制系统的软件设计

6．1 控制系统主程序的设计

6．2 各功能模块的设计

6．2．1 AD扩展模块的程序设计

6．2．2 串口通讯模块的程序设计

6．2．3 光电编码器的程序设计

6．3 电气控制系统人机界面的设计

6．4 本章小结

结论

附录

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢