[发明专利]一种换热器穿管设备控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种换热器穿管设备控制系统及方法，控制系统包括龙门行走模块、主梁升降模块、托架平移模块、主动滚轮模块、机械手上料模块和工作站PLC；龙门行走模块控制机座移动机构的运动，主梁升降模块控制主梁升降机构的运动，托架平移模块控制托架平移机构的运动，主动滚轮模块控制主动滚轮组电机的启停；机械手上料模块控制机械手上料机构用于换热管的取料和上料；工作站PLC用于信息存储、采集，执行软件中的逻辑运算、顺序控制指令，控制各模块实现系统指定的工艺动作。控制方法应用于上述控制系统，按照一定的工艺流程，使用PLC对各模块进行顺序控制，各模块分别对穿管设备的各动作机构进行控制，完成换热器穿管工艺。

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，特别涉及一种换热器穿管设备控制系统及方法。

背景技术

换热器穿管工艺是依据管板孔的排布，按照一定的顺序将换热管依次穿入多层换热器管板的管板孔中，使换热管和管板在结构上成为一个整体。其紧前工艺是管板固定，紧后工艺是换热管焊接和胀管。穿管工艺是换热器组装作业的关键工艺之一，穿管质量直接影响换热器的产品质量，也是难度较大、劳动强度也较大的工艺之一。

现有的换热器穿管工艺一般采用人工+辅助工装的模式完成，这种模式效率低，穿管质量受工人熟练度的影响很大、劳动强度大；还有的换热器穿管工艺采用水平穿管式的自动化设备，这种工艺只适用于小型管板和较短的换热管，对于大型管板和较长的换热管，水平穿管工艺复杂，需要增加安装和拆除穿管导向装置的工艺，也没有实现大范围的自动化。

比较先进的换热器穿管工艺采用竖直穿管的自动化穿管设备，本发明所涉及的设备就是基于这种形式，各机构动作均采用自动化模块控制，实现人工干预较少的自动化穿管。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于竖穿管且自动化程度高的换热器穿管设备控制系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种换热器穿管设备控制系统，所述穿管设备包括由两个相互平行的机座和一个主梁共同构成的龙门式结构，所述主梁上设有托架，所述穿管设备还包括机座移动机构、主梁升降机构、托架平移机构、导向机构和机械手上料机构；

所述机座移动机构驱动所述机座沿第一方向移动，所述第一方向为水平方向；所述主梁升降机构驱动所述主梁沿第三方向移动，所述第三方向为竖直方向；所述托架平移机构驱动所述托架在所述主梁上沿第二方向移动，所述第二方向垂直于第一方向且与第一方向在同一水平面；所述机械手上料机构设置于所述主梁上，所述主梁上还设有存放换热管的料槽；所述导向机构设置于所述托架上，所述导向机构上设有若干由滚轮组件围成的穿管导向通道，所述滚轮组件包括主动滚轮组，所述主动滚轮组由电机驱动；

所述控制系统包括龙门行走模块、主梁升降模块、托架平移模块、主动滚轮模块、机械手上料模块和工作站PLC；

所述龙门行走模块控制所述机座移动机构的运动，所述主梁升降模块控制所述主梁升降机构的运动，所述托架平移模块控制所述托架平移机构的运动，所述主动滚轮模块控制所述主动滚轮组电机的启停；所述机械手上料模块控制所述机械手上料机构用于换热管的取料和上料；所述工作站PLC用于信息存储、采集，执行软件中的逻辑运算、顺序控制指令，控制各模块实现系统指定的工艺动作。

更进一步地，所述穿管设备还包括压齐机构，所述压齐机构设置于所述导向机构上，所述控制系统还包括压齐模块，所述压齐模块控制所述压齐机构压板的伸出和缩回。

更进一步地，所述托架上设有两个感应式限位开关分别布置在所述托架的第一位置和第二位置上；将第一方向定义为列，所述第一位置和第二位置的设定与换热器上相邻列的管板孔在第二方向上的位置对应；所述托架平移模块采用所述感应式限位开关实现所述托架在这两个位置上的位置反馈。

更进一步地，所述龙门行走模块采用双伺服电机同步驱动，利用伺服驱动器的偏差比较功能和龙门互锁技术实现双伺服电机的速度与位置同步。