随着我国经济建设的不断发展,基础设施建设、厂房、设备、交通设施需求急剧增加,对各种金属管的需求已远远不能满足,许多金属管的形状要求也不断复杂化,从而催生了弯管机系统设计和开发。长期以来,弯管加工成型时凸边管壁受拉减薄或开裂、凹边管壁受压增厚或起皱,以及管道截面扁平型变问题,是困扰加工业的世界性难题。弯管机是一种用于管道安装的机具,具有小巧轻便、移动方便、可解体等特点,弯出的管具有形变小,壁厚差小的优点,最适宜冷弯各类无缝钢管。而随着各行业对弯管机械的需求量日渐增加,对弯管机械的效率、精度和自动化程度也提出了更高的要求。而采用PLC系统控制弯管机械可以很好地实现用户的加工需求。
　　1 自动弯管机的构成和工作原理
　　自动弯管机主要由机械部分、液压系统和PLC控制系统组成。机械部分主要有转管夹紧装置、弯管传动装置、助推装置、床身及弯管模等组成。弯管的工作原理是:弯管模固定在主轴上并随主轴一起转动,管子通过夹紧模固定在扇形弯管模的夹紧槽上,移动式助推导向压料滑槽紧贴于管坯的弯曲外侧,当弯管模回转一角度时,管子就被缠绕在弯管模的周向,弯管模的旋转角度即为弯曲角度。
　　2 自动弯管机的PLC控制系统
　　PLC因为体积小,功能齐全,价格低廉,可靠性高等方面具有独特的优点,在各个领域获得了广泛应用。为了使产品性能稳定,易于维护,我们在弯管机上采用了以PLC为主控器的控制方案。自动弯管机控制系统主要由可编程控制器(PLC)、旋转编码器、步进电机、人机界面(HMI)和液压油泵组成。旋转编码器主要用于角度量测和长度控制,步进电机主要用于旋转角度控制和驱动小车实现长度控制,电磁阀配合液压油泵用于实现弯管动力。
　　控制系统以PLC为核心控制器,触摸屏为操作终端。PLC接受触摸屏上的操作控制以及液压缸的位置信号和弯曲角度等控制信号,使液压缸按规定的顺序进行动作。触摸屏一方面将弯管机操作控制信号、工艺参数等传送给PLC,另一方面将PLC控制结果和运行信息显示在触摸屏上,实现生产过程的动态监视。
　　可编程控制器选用日本三菱公司的FX2N-32MR-001型,继电器输出型;触摸屏选深圳威纶通公司的MT510T,它们之间通过一根RS485通信电缆线实现实时通信;位置检测元件选接近开关;角度检测元件用光电编码器;弯管角度、转管角度控制通过光电编码器接入FX2N可编程控制器的内部2相输入(A-B两相)高速计数器来实现,从而实现对加工长度和加工角度的调节。
　　触摸屏界面设计首先在计算机上安装触摸屏工具软件,根据生产工艺的控制要求进行界面设计,并做好相关的设定,再进行编译,当计算机与触摸屏进行正确的通信后,下载给触摸屏。触摸屏界面包括初始界面,手动模式、半自动模式、角度编辑,温度参数编辑和故障报警等。各界面之间可以方便、快捷的切换。另外还设计有电动机过载、弯曲角度超程、接近限位开关故障等报警界面,当出现故障时,触摸屏转入报警界面,显示故障信息,以利于故障处理。
　　3 自动弯管机加工流程
　　自动弯管机系统分别有手动和自动种工作方式,采用模块化分别对其进行程序设计。在此重点介绍自动工作方式。PLC接受人机界面上的操作控制按钮以及温度的参数设置和光电编码器检测的位置和角度控制信号,使液压缸按规定的顺序完成各动作。触摸屏一方面将弯管机操作控制信号和工艺参数等传送给PLC,另一方面将PLC工作状态和运行信息显在触摸屏上,实现生产过程的动态监视。图1为自动弯管机的加工进程图。
　　该自动弯管机可实现手动和半自动两种状态,系统主要工作步骤有弯管主副夹夹紧、有芯进芯并计时、弯管、辅推弯管、慢弯进行、主副夹退夹、步进电机动作旋转、退弯动作、退芯完成等。其主要技术参
　　数见表1。
　　该系列自动弯管机采用液压及气动驱动,送料、转角均为伺服控制的立体弯管机型。三轴控制精度得到大大提高,操作极为方便、快速。弯管的工艺精度提高、质量好采用编码器和PLC,对弯管角度进行准确自动控制,弯管精度可达正负0.15°,完全满足弯管产品的精度需求。所有的程序编写及输入均直接在对话式触控屏上进行;所有的信息说明均可自行选择以中文或英文显示,人-机对话简单易懂,通过简单的培训即可实现安全操作;完善的报警系统及合理的程序设计,给系统维护和调试人员带来了很大的方便。