螺旋焊管傳輸設備運管車自動運行原理分析

摘要：文章根據(jù)螺旋焊管生產線鋼管傳輸工藝要求，分析了傳輸設備運管車全自動運行的原理。運管車通過西門子S7-300PLC進行控制，驅動裝置采用了西門子MM440變頻器，實現(xiàn)了運管車高精度的變頻調速控制。文章首先對運管車硬件配置進行了介紹，然后對運管車三種運管模式和自動運行過程進行了分析，最后又對運管車自動運行目標位選擇方式進行了說明，簡單明了地對運管車自動運行的原理進行了分析。

關鍵詞：螺旋焊管；傳輸設備；運管車；自動運行原理；西門子S7-300PLC

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）23-0105-02

螺旋焊管傳輸設備承擔著鋼管在生產線上運輸?shù)闹匾蝿眨谝酝謩硬僮鞯姆绞较?，生產效率低，安全可靠性差。而要實現(xiàn)精整傳輸設備的自動運行，關鍵是實現(xiàn)精整區(qū)運管車的自動運行。

運管車的作用是將放置在傳輸輥道或臺架上的鋼管沿著工藝方向逐根向下一工位運輸，其動作過程分為“取管”、“倒管”、“放管”三個部分，并要保證最大的傳輸效率和空間利用率，過程十分復雜。通過正確分析運管車的動作過程，理解運管車自動運行的原理，利用合理的控制方法，就可以化繁為簡，實現(xiàn)其自動運行。下面根據(jù)筆者對運管車運行過程的理解，對其自動運行原理進行簡要的分析。

1 運管車電氣控制系統(tǒng)硬件配置

圖1 運管車控制系統(tǒng)組態(tài)圖

精整區(qū)運管車采用西門子S7-300PLC進行分布式總線控制，主站采用西門子S7319-3PN/DP的CPU，運管車遠程I/O使用ET-200S從站，包括IM151接口模塊、電源模塊、計數(shù)器模塊、數(shù)字量輸入模塊和數(shù)字量輸出模塊，與主站通過Profibus-DP總線連接，實現(xiàn)分布式控制。驅動裝置采用西門子MM440變頻器，也采用了Profibus-DP總線控制的方式，用于控制運管車行走。

運管車從動輪上裝有與車輪同軸連接的編碼器，用于檢測運管車的行程。

運管車車身裝有“前限位檢測”、“后限位檢測”和“行走校正”傳感器。用于控制運管車停止和編碼器記數(shù)值校正。

在運管車運行范圍內的入口輥道、出口輥道和放管臺架工位處均裝有傳感器感應塊，與車身上的傳感器配合完成車位識別和編碼器校正功能。

利用編碼器的計數(shù)功能，記錄下運管車在每個工位的編碼值，并在此基礎上計算出運管車在每一個工位的減速范圍，當運管車運行至此區(qū)域時將會減速運行，保證平穩(wěn)停車。運管車在減速區(qū)域運行時，若“行走校正”傳感器感應到感應塊，則系統(tǒng)發(fā)出運管車運行到位信號。在放置鋼管的V型臺架兩側均裝有“有管檢測”傳感器，用于檢測該臺架是否放有鋼管。

運管車V型托架升降動作由兩個油缸完成，控制部分采用繼電器驅動電磁閥來實現(xiàn)。

每個V型托架均有一個“上限位檢測”和一個“下限位檢測”傳感器，當對應的兩個傳感器同時檢測到“上限”或“下限”時則認為V型托架上升或下降到位。

2 運管車的三種運管模式

運管車自動運管過程分為“取管”、“倒管”、“放管”三種模式。

2.1 “取管”

“取管”：運管車自動將入口輥道處的鋼管運輸?shù)椒殴芘_架上。若放管臺架到出口輥道均無管，則自動將鋼管運輸?shù)匠隹谳伒捞帯?/p>

2.2 “倒管”

“倒管”：運管車自動將臺架上的鋼管向出口輥道方向運輸，放到距出口輥道最近的放管臺架上。

2.3 “放管”

“放管”：運管車自動將臺架上的鋼管運輸?shù)匠隹谳伒捞帯?/p>

2.4 “取管”、“倒管”、“放管”動作執(zhí)行的優(yōu)先級

為最大限度利用空間存放鋼管，提高鋼管運輸效率，我們規(guī)定“放管”的優(yōu)先級是最高的。若出口輥道處無管且輥道沒有運行，運管車優(yōu)先啟動“放管”程序，將臺架上的鋼管運輸?shù)匠隹谳伒捞帯?/p>

若出口輥道上有管或輥道正在運行，則第二優(yōu)先啟動“取管”程序。將入口輥道處的鋼管向放管臺架或出口輥道上運輸。

若“放管”、“取管”程序均不滿足啟動條件，則啟動“倒管”程序。此時若臺架上沒有鋼管可以移動，則運管車回常駐位等待。

3 運管車自動運管動作執(zhí)行過程

雖然運管車動作分為“取管”、“倒管”、“放管”三種，但每個動作執(zhí)行過程基本是一致的。即：

圖2 運管車自動運行流程圖

4 運管車運行目標位邏輯判斷與執(zhí)行

由上面介紹可知，運管車在三種運行模式中的運行動作都是一致的，唯一的區(qū)別就是執(zhí)行動作的目標位有所不同。下面就各種模式下的目標位選擇進行說明。

4.1 取管目標位

在“取管”模式下，目標位1為入口輥道位置，目標位2為運管車正向運行能將鋼管放置到的最靠近出口輥道的位置。該位置通過各個臺架工位鋼管檢測傳感器信號經過邏輯判斷得到。

4.2 放管目標位

在“放管”模式下，目標位1為距出口輥道最近的有管工位，目標位2則為出口輥道工位。由于運管車在進入“放管”模式時，其所在位置與目標位1的相對位置不確定，運管車的運行方向需要利用運管車當前位置的編碼值與目標位1的記錄編碼值來判斷。

4.3 “倒管”目標位

自動倒管過程較為復雜，兩個目標位均需要判斷

執(zhí)行。

4.3.1 目標位1確定。假設放管臺架共有n個管位，系統(tǒng)則由距出口輥道最近的管位n向管位1順序判斷倒管目標位。若管位n無管而管位（n-1）有管，則將管位n-1定為目標位1開始運行。若條件不滿足，則繼續(xù)判斷管位（n-1）與管位（n-2）是否滿足倒管條件。

4.3.2 目標位2確定。運管車到達目標位1完成舉升動作后，開始向目標位2移動。目標位2為運管車能將鋼管放置到距出口輥道最近的管位，由臺架上有管檢測傳感器信號進行判斷。若運行方向的管位n有管，則運管車會將鋼管運輸至管位（n-1）位置，以此類推。

5 結語

通過對運管車的工作過程與自動運行原理進行分析，加上PLC與變頻器精確的控制與定位，即可實現(xiàn)運管車的自動運行。這對螺旋焊管生產線降低勞動強度，提高生產效率具有非常重要的指導意義。

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作者簡介：李強（1984—），男，河北秦皇島人，中油寶世順（秦皇島）鋼管有限公司助理工程師，研究方向：螺旋焊管預精焊生產線電氣設備管理與維護。