作者：徐 剛，楊 東，廖廣平，紀(jì)海濤
3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
(1)溫度測量
    彎管機(jī)的中頻彎管加熱區(qū)溫度測量是中頻彎管T藝過程的難點(diǎn)。鋼管表面存在油污，加熱時(shí)產(chǎn)生煙霧；水冷卻時(shí)產(chǎn)生大量的水蒸汽，使加熱區(qū)的環(huán)境十分惡劣。因此，不宜用直接測量管壁溫度的接觸式測溫方法，只能用非接觸的測溫方法測量彎管的溫度。為實(shí)現(xiàn)加熱區(qū)溫度的準(zhǔn)確測量，采用雙色紅~’I-N溫儀，使用時(shí)應(yīng)注意：①根據(jù)測溫儀的安裝距離，選擇合適的距離系數(shù)；②測溫儀安裝于加熱區(qū)前部，光軸相對加熱區(qū)表面的角度應(yīng)大于40。；③選擇測溫儀工作波段，應(yīng)使其避開水蒸汽的吸收峰，降低水蒸汽吸收對測量結(jié)果的影響。

    此外，為了更好地抑制干擾，采用了遞推平均濾波的方法。把連續(xù)取得的Ⅳ 個(gè)采樣溫度值排成一個(gè)隊(duì)列，每次采到一個(gè)新數(shù)據(jù)即放入隊(duì)尾，并擠出隊(duì)首原來的一個(gè)數(shù)據(jù)(*先出原則)。每次取隊(duì)列中Ⅳ個(gè)數(shù)據(jù)的算術(shù)平均值，就可獲得一個(gè)平滑度高的測量溫度。
(2)中頻彎管推彎工藝
    中頻彎管過程中，加熱區(qū)透熱狀況，加熱區(qū)寬度、溫度、冷卻方式及推彎速度對彎管質(zhì)量影響很大。因此感應(yīng)圈結(jié)構(gòu)、中頻電源頻率、冷卻方式及推彎工藝是中頻彎管的重點(diǎn)。目前，對于感應(yīng)圈結(jié)構(gòu)、電源頻率及冷卻方式等的設(shè)計(jì)已有較多可參考文獻(xiàn)和比較成熟的經(jīng)驗(yàn)。這些設(shè)計(jì)參數(shù)一旦確定，彎管推彎工藝的關(guān)鍵就在于通過調(diào)節(jié)感應(yīng)線圈移動(dòng)速度或主推速度，保持推制過程中管體溫度的恒定。
    自動(dòng)推管工藝流程如圖2所示，圖中的溫度、速度、位移設(shè)定值通過實(shí)驗(yàn)測得。在實(shí)際推制過程中，在設(shè)定速度的基礎(chǔ)上調(diào)節(jié)線圈移動(dòng)速度或主推速度，實(shí)現(xiàn)管體溫度的恒定。為了加快系統(tǒng)的反應(yīng)速度，引入速度設(shè)定值作為前饋信號(hào)對速度進(jìn)行超前調(diào)節(jié)。在推制過程中，由于外界干擾、液壓系統(tǒng)變化、軌道磨損等原因，導(dǎo)致實(shí)際速度與給定速度出現(xiàn)誤差。另外，線圈移動(dòng)速度、主推速度切換如不能平穩(wěn)進(jìn)行，導(dǎo)致兩者之間相對速度變化，必然導(dǎo)致管體溫度波動(dòng)。解決的辦法是：①在溫度閉環(huán)內(nèi)，通過速度內(nèi)環(huán)，實(shí)現(xiàn)線圈移動(dòng)速度、主推速度匹配平穩(wěn)；②將線圈驅(qū)動(dòng)變頻器、主推驅(qū)動(dòng)變頻器的斜坡上升時(shí)間、斜坡下降時(shí)間等參數(shù)設(shè)置一致，使線圈、主推速度平穩(wěn)切換。溫度調(diào)節(jié)閉環(huán)控制原理如圖3所示。

(3)上位機(jī)人機(jī)交互界面的實(shí)現(xiàn)
    由于鋼管材質(zhì)各異，管徑、壁厚、彎曲角度等差異較大，使得彎管工藝參數(shù)各不相同。通過上位機(jī)人機(jī)交互界面可以實(shí)現(xiàn)技術(shù)參數(shù)的設(shè)定，以及對整個(gè)系統(tǒng)的所有設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和實(shí)時(shí)溫度曲線的顯示。由于各類參數(shù)的顯示具有實(shí)時(shí)性。可對運(yùn)行過程進(jìn)行及時(shí)控制。
    為滿足生產(chǎn)管理，積累中頻彎管工藝的詳細(xì)資料，系統(tǒng)增加了工藝參數(shù)實(shí)時(shí)記錄功能，可對主要參數(shù)如主推速度、加熱區(qū)溫度、中頻電源等進(jìn)行實(shí)時(shí)、全過程數(shù)字化記錄，從而實(shí)現(xiàn)記錄數(shù)據(jù)的查詢、打印等。利用這些功能，能夠以交互的形式對記錄下的工藝過程進(jìn)行分析。
    WinCC V6是一款功能強(qiáng)大的HMI系統(tǒng)，它可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互界面并對數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄歸檔。由于WinCC V6中的歸檔數(shù)據(jù)是壓縮的，并未保存在主數(shù)據(jù)庫中，因而需運(yùn)用WinCC V6．0集成的VBS腳本編輯器編寫結(jié)構(gòu)化查尋語言，通過操作后臺(tái)運(yùn)行的SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與查尋。
    數(shù)據(jù)存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)原理：先獲取數(shù)據(jù)到上位機(jī)，WinCC V6可以很方便地通過西門子專用通道，以變量標(biāo)簽的形式將數(shù)據(jù)采集上來。之后利用其自帶的VBScript編輯器編寫標(biāo)準(zhǔn)的SQL語句將實(shí)時(shí)信息插入到數(shù)據(jù)庫中，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)同樣使用WinCC V6自帶的SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫，無需另行安裝。訪問數(shù)據(jù)庫的方法有：建立ODBC連接、使用ADO控件和DAO控件等。我們通過使用ADO控件實(shí)現(xiàn)訪問數(shù)據(jù)庫。
    數(shù)據(jù)查詢分兩步完成。先將數(shù)據(jù)按用戶的要求從數(shù)據(jù)庫中讀出，再將其放人界面的可視化控件中。查詢數(shù)據(jù)庫需要編寫SQL查詢語句，查詢結(jié)果采用微軟標(biāo)準(zhǔn)的List View可視化控件來顯示。
4 結(jié)語
    中頻彎管機(jī)組控制系統(tǒng)使用后，取得了一定的效果，工藝一致性較好，很大程度上擺脫了對手工的依賴。另外，安裝感應(yīng)線圈時(shí)，不能每次都保證與鋼管同心，彎管過程中機(jī)組受力發(fā)生彈性變形等，使感應(yīng)線圈相對管壁位置發(fā)生變化，造成管壁局部溫度過高或過低。下一步將采取有效措施保證感應(yīng)線圈處于正確位置。