無線網(wǎng)絡(luò)在焊管生產(chǎn)線精整區(qū)運管車設(shè)計中的應(yīng)用

劇樹生李利利劉海鵬楊亭亭袁　超

（山東勝利鋼管有限公司，山東淄博255082）

0　前言

隨著預(yù)精焊先進設(shè)備及工藝的引進，焊管生產(chǎn)線生產(chǎn)能力迅速提高，精整區(qū)設(shè)備數(shù)量成倍增加，輥道數(shù)量急劇增多，各列輥道之間運輸鋼管的距離越來越遠，焊管精整區(qū)各個崗位對運管車的需求也相應(yīng)增多。運管車性能的穩(wěn)定可靠直接影響生產(chǎn)線工藝流程的通暢、精整區(qū)焊管質(zhì)量檢驗速度的快慢以及產(chǎn)品質(zhì)量檢驗效率的高低。

先前使用的拖鏈運管車結(jié)構(gòu)雖然簡單，但是作業(yè)距離長，其通訊方式采用主從PROFIBUS有線通信，自身有獨立的油泵和閥站，優(yōu)點在于油管不用走拖鏈，減輕了拖鏈的工作壓力，但存在的關(guān)鍵問題是主電源電纜和通信電纜在運管車行走時頻繁曲折，壽命減少[1]。而且，拖鏈因為作業(yè)距離長會塌腰，如果未及時發(fā)現(xiàn)就會損傷甚至拽斷主電源電纜和通信電纜，使日常維護工作量和維修成本增大。

1　新型無線運管車的設(shè)計

1.1　新型無線運管車的組成

新型無線運管車如圖1所示，主要由機械部分、液壓部分和電氣部分組成。其機械部分包括金屬導(dǎo)軌、車輪、橫梁和運管車電機等；液壓部分主要包括油箱、閥站、油管、油泵電機和液壓缸托臂；電氣部分包括電控柜、電源滑線、無線發(fā)送接收設(shè)備和漏波電纜等。

圖1　新型運管車照片

新型無線運管車與先前使用的拖鏈運管車相比，機械和液壓部分結(jié)構(gòu)基本相同，不同的是電氣部分。電氣部分的主要區(qū)別見表1。

表1　新型無線運管車與拖鏈運管車電氣部分的區(qū)別

1.2　新型無線運管車的設(shè)備選型

1.2.1主電源滑線和滑線夾成套設(shè)備

對于主電源滑線和滑線夾成套設(shè)備，不但要保證滑線和滑線夾在新型運管車頻繁行走時接觸良好，主電源不缺相，也不會發(fā)生三相相間短路，同時要保證滑線和滑線夾使用壽命長，后期維護工作量小。因此采用M型單極組合式滑線（型號為SC831098/150）以及配套輔材。與天車相比，結(jié)構(gòu)稍有差異，在運管車大車上增加一集電器小車，這樣就能有效避免小車長時間來回滑動時連接碳刷脫落的現(xiàn)象發(fā)生，連接方式如圖2所示。

圖2　無線運管車主電源滑線和滑線夾成套設(shè)備連接方式

1.2.2無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

運管車無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型見表2。無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用PROFINET工業(yè)無線局域網(wǎng)技術(shù)。工業(yè)無線局域網(wǎng)（IWLAN）是IEEE802.1標(biāo)準(zhǔn)的擴展，尤其適合在實時與冗余性方面具有苛刻要求的工業(yè)環(huán)境中使用。西門子提供的SCALANCE W產(chǎn)品集可靠性、堅固性和安全性于一身，適合工業(yè)環(huán)境中的自動化客戶使用。本設(shè)備選擇發(fā)射接收模塊SCALANCE W788/W744，同時選擇Rcoax漏波電纜是因為它在理想的無線區(qū)域沒有接觸，徹底擺脫了拖鏈給運管車帶來的各種隱患，并且易于安裝，堅固耐用，可提供可控的無線區(qū)域。

表2　無線運管車無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型表

其次，無線運管車控制輸入、輸出數(shù)量不多，控制油泵啟停、運管車行走、托管升降等，應(yīng)用中央處理單元CPU216帶三組輸入、兩組輸出即可滿足，另加一個CP243-1模塊，分配一個IP地址，利用無線網(wǎng)絡(luò)就可以和整個區(qū)CPU300聯(lián)系起來。無線設(shè)備采用SCALANCE W744，把每個運管車作為一個客戶端，一端連接CP243-1，另一端連接定向天線；整個區(qū)CPU300利用工業(yè)交換機SCALANCE X108PRO，一端連接CP343-1，另一端連接無線發(fā)射端SCALANCE W788，而無線發(fā)射端直接連接漏波電纜。這樣S7-300的數(shù)據(jù)可以由無線發(fā)射端通過漏波電纜進入運管車客戶端與S7-200數(shù)據(jù)進行交互。

2　新型無線運管車的工作原理

2.1　S7-200的以太配置

S7-200的以太配置很關(guān)鍵，它不單是給自己配置一個與整個區(qū)輥道CPU同網(wǎng)段的IP地址，還必須設(shè)置好從服務(wù)器（S7-300CPU）讀寫的數(shù)據(jù)傳輸起始點。以某區(qū)的某個運管車為例，對S7-200的以太配置做進一步說明，具體操作界面如圖3所示。

先給某個運管車配置一個與服務(wù)器同網(wǎng)段的IP地址（圖3（a）），再依據(jù)運管車連接方式將服務(wù)器IP地址設(shè)置好（圖3（b））。在遠程服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)時，要設(shè)置好數(shù)據(jù)存儲在服務(wù)器的位置和對應(yīng)本地PLC的位置（圖3（c））。同樣，在遠程服務(wù)器寫入數(shù)據(jù)時，要設(shè)置好數(shù)據(jù)存儲在服務(wù)器的位置和對應(yīng)本地PLC的位置（圖3（d））。在這里只采用從遠程服務(wù)器讀取對應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)。

圖3　無線運管車S7-200的以太配置

2.2　PRO客戶端和發(fā)射端SCALANCE IP分配

在PC上安裝PST V4.0軟件，打開軟件，勾選本地連接，將Ethernet網(wǎng)線PC和PRO客戶端W744（發(fā)射端SCALANCE W788）連接，分別對PRO客戶端W744和發(fā)射端SCALANCE W788進行IP地址分配，同樣在一個網(wǎng)段上，分配好后執(zhí)行下載。PRO客戶端和發(fā)射端SCALANCE IP分配操作界面如圖4所示。

2.3　S7-200與S7-300 PLC數(shù)據(jù)傳輸

以油泵啟動為例，圖5為PLC-300編寫與PLC-200數(shù)據(jù)傳輸程序，S7-300里面定義的油泵啟動輸入點I56.0，通過圖3（c）和圖5的對應(yīng)關(guān)系，與運管車S7-200相對應(yīng)的是V0.1。圖6為無線運管車油泵啟動在PLC-200中的程序。

圖4　PRO客戶端和發(fā)射端SCALANCE IP分配

圖5　PLC-300編寫與PLC-200數(shù)據(jù)傳輸程序

圖6　運管車油泵啟動在PLC-200中的程序

3　新型無線運管車的優(yōu)點

新型無線運管車靈活應(yīng)用了PROFINET無線網(wǎng)絡(luò)，將拖鏈運管車存在的隱患徹底消除，它應(yīng)用了滑線和滑線夾成套設(shè)備將拖鏈運管車主電源電纜來回曲折所帶來的問題完全解決，徹底消除了故障隱患，大幅減少了日常維護量。

同時，它將S7-200和S7-300利用Ethernet網(wǎng)絡(luò)完全聯(lián)系成一個網(wǎng)構(gòu)化系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)讀寫無障礙傳輸，給鋼管生產(chǎn)工藝的進一步完善和設(shè)備維護、改造甚至設(shè)計提供了極大的便捷性和足夠的空間。

另外，新型運管車在安裝上也考慮到以前拖鏈運管車不注意的細節(jié)，比如控制箱安裝位置問題。以前拖鏈運管車控制箱是安裝在前端橫向安裝，這樣運管車在行進過程中容易被其他物體碰撞或被鋼管砸壞，而新型運管車將控制箱安裝在后端托管升降臂內(nèi)側(cè)縱向安裝，這樣就避免了此類現(xiàn)象發(fā)生。

4　結(jié)語

無線運管車在生產(chǎn)線使用至今已經(jīng)兩年半的時間，與拖鏈運管車相比，設(shè)備故障發(fā)生率低，性能穩(wěn)定可靠，使用效果良好。

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