管端擴徑整圓自動控制技術(shù)與應(yīng)用

0 前 言

鋼管管端整圓機是螺旋埋弧焊管生產(chǎn)線主要設(shè)備之一， 因管端整圓擴徑率較小， 對力學(xué)性能改善有限， 主要目的是管端幾何尺寸 （橢圓度）一致性的提升， 使管端參數(shù)符合工藝要求， 便于施工現(xiàn)場鋼管的順利對接

。 鋼管管端整圓工序設(shè)備主要由輸送輥道、 橫移車、 整圓機、 液壓站等組成， 整圓工序的主要流程為： 橫移車將鋼管運送到整圓機輸送輥道上， 輥道變頻器控制輥道運行， 將鋼管分別運送到東整圓機和西整圓機處， 液壓站油泵電機啟動， 電磁閥吸合， 執(zhí)行管端整圓動作， 整圓完畢后， 鋼管在輥道上運行到指定位置， 橫移車將鋼管托走， 整圓流程完成。

秦明月再問了一些問題，已經(jīng)沒什么價值了，他掏出名片給兩個搬運工，告訴他們要是再想起什么可以給他打電話，搬運工如釋重負(fù)地走了。

螺旋埋弧焊管生產(chǎn)線管端整圓區(qū)域處于手動操作方式， 區(qū)域內(nèi)鋼管處理工序較多， 操作點分散， 崗位人員需要不停將鋼管在不同工序間輸送，勞動強度大、 工作效率低， 且輸送輥道操作存在不連續(xù)情況， 需要間歇操作， 占用時間長。 在小直徑鋼管生產(chǎn)過程中， 由于鋼管生產(chǎn)速度較快，容易造成工序流程擁堵。 因此， 鋼管管端整圓區(qū)域進行自動化提升改造， 實現(xiàn)不同規(guī)格鋼管自動整圓， 整圓桿位置精準(zhǔn)定位， 達(dá)到數(shù)字化整圓的效果， 有助于降低崗位人員勞動強度， 提高設(shè)備自動化水平。

本刊記者就此情況咨詢法律人士，得到的答復(fù)是：罰金與緩刑無關(guān)，罰金是指強制犯罪人向國家繳納一定數(shù)額金錢的刑罰方法。罰金作為一種財產(chǎn)刑，是以剝奪犯罪人金錢為內(nèi)容的，這是罰金與其他刑罰方法顯著區(qū)別之所在。罰金的執(zhí)行當(dāng)以生效判決為準(zhǔn)，也就是說，開庭之前，在被告人僅為犯罪嫌疑人的情況下，就要求其繳納罰金，難逃“未審先判”“以錢買刑”之嫌。而罰金也屬于刑罰的一種，還沒最終定罪，就急著談刑罰，程序上似乎說不過去。

1 管端擴徑整圓自動控制系統(tǒng)

1.1 運行過程

管端擴徑整圓自動控制系統(tǒng)功能如圖1 所示， 自動整圓系統(tǒng)工藝平面布置如圖2 所示。當(dāng)鋼管由橫移車放入整圓機輥道時， 接近傳感器檢測到鋼管信號后， PLC 主站向輥道變頻器（倫茨9300-EV） 發(fā)出指令， 輥道變頻器控制輥道電機自動帶動鋼管向東運行。 當(dāng)安裝在東整圓機的管端傳感器檢測到鋼管時， 輥道電機執(zhí)行減速、 停止動作， 鋼管管端停在東整圓頭處。 此時液壓站的油泵電機啟動， 東整圓機擴徑電磁閥動作， 整圓桿通過液壓帶動整圓頭執(zhí)行移動， 使整圓塊以圓形周向擴張， 直至整圓塊與鋼管內(nèi)壁接觸、 膨脹， 執(zhí)行整圓動作。 整圓桿與位移磁柵尺的定位磁鐵連接， 磁鐵在位移磁柵尺上滑動同時， 觸摸屏上顯示整圓桿實時位移數(shù)值

。

(1) 大雙邊供電模式下單列AW3車測試場景如圖3所示。通過該場景可以測得單列AW3車完整的起動電流波形?？梢耘c單邊供電模式下單列AW3車測試數(shù)據(jù)進行對比分析?？蔀閱蝹€牽引變電站解列情況下的供電運行負(fù)載需求提供依據(jù)?？蓪€路中間點電壓能否滿足線路上列車運行最低電壓需求進行驗證。

1.2 控制流程圖

（2） 連鎖交互控制。 PLC 系統(tǒng)通過對檢測傳感器、 設(shè)備運行信號狀態(tài)監(jiān)測， 將橫移車、 輸送輥道、 管端整圓等設(shè)備工作狀態(tài)、 前后限位、 鋼管有無信號采集到PLC 程序中， 通過程序?qū)崿F(xiàn)連鎖交互控制， 保證設(shè)備的有序自動運行

。 主要有以下控制邏輯： ①當(dāng)管端整圓設(shè)備處于起始點位置、 且輥道上沒有鋼管時， 才允許橫移車將鋼管放到整圓機輥道上； 整圓結(jié)束前， 不允許橫移車托移輥道上鋼管。 ②在自動模式下， 鋼管放到輥道上時， 輥道帶動鋼管先向東移動， 進行東端整圓， 完畢后再向西移動， 進行西端整圓， 在整圓過程中， 安全檢測功能觸發(fā)或自動切換到手動模式， 自動程序立即終止， 只有在復(fù)位后且設(shè)備處于起始狀態(tài)時才能運行自動程序

。

（2） 觸摸屏。 觸摸屏是一種人機交互系統(tǒng)，具有方便直觀、 堅固耐用和節(jié)省空間等優(yōu)點， 擺脫了鍵盤和鼠標(biāo)操作， 從而大大提高了現(xiàn)場設(shè)備的可操作性和安全性， 使人機交互更為直接。 采用西門子SIMATIC 精智TP900 觸摸屏， 能實現(xiàn)與PLC 的交互通訊、 集成診斷等功能， 可直接與西門子S7 系列PLC 建立通訊進行變量連接。 采用博途軟件對其進行組態(tài)。 PLC 與觸摸屏采用PROFIBUS-DP 通訊方式。 觸摸屏主要是用來實現(xiàn)管端整圓的工藝參數(shù)設(shè)置、 測量數(shù)據(jù)的顯示以及管端整圓機運行狀態(tài)和報警信息的顯示。其中， 工藝參數(shù)設(shè)置的目的是為了實現(xiàn)整圓過程中整圓桿位移量的數(shù)字化控制。

1.3 硬件構(gòu)成

鋼管管端整圓系統(tǒng)主要由東整圓機、 西整圓機、 輸送輥道、 PLC 控制系統(tǒng)、 鋼管檢測傳感器、觸摸屏、 位移磁柵尺、 操作臺和配電柜等組成。

（1） PLC 控制系統(tǒng)。 由于改造前管端整圓設(shè)備自帶控制系統(tǒng)， 考慮系統(tǒng)的兼容性和改造的便利性， 選用西門子S7-300 系列作為PLC 主站，采用PROFIBUS DP 主從控制模式， ET200M 作為操作臺分站； 倫茨9300-EV 變頻器與主站建立通訊， 控制輥道電機執(zhí)行運行、 減速、 停止等指令；西門子S321 模塊完成傳感器檢測信號和輸入點操作信號的采集并將信號傳遞給PLC 主站， S322 模塊控制油泵電機啟停、 電磁閥動作等輸出控制功能

； SICK 光電式傳感器檢測鋼管位置， 實現(xiàn)輥道輸送的自動控制； 光電式安全傳感器檢測輥道兩側(cè)異常狀態(tài)， 當(dāng)人員進入時中斷自動控制程序。

基于腳部慣性傳感數(shù)據(jù)對人員運動時的速度進行估計主要采用的是直接積分的方法,采用該方法針對低速行走的行人可以獲得較高的速度估計準(zhǔn)確性。當(dāng)行人以0.6m/s至1.6m/s的速度慢速行走時,速度估計的最大均方誤差RMSE(Root Mean Square Error)為0.14m/s[5]。但當(dāng)人員運動速度增加,處于快速行走以及跑步狀態(tài)下時,人體的步態(tài)模型會發(fā)生改變[11],腳掌著地的時間會隨著速度的增加而減小,加之消費級IMU自身存在的傳感誤差[12],繼續(xù)采用直接積分的方法估計人員運動速度會產(chǎn)生較大誤差。所以,當(dāng)行人運動速度增加至快速行走后,運動速度的估計需要采用其他方法。

在鋼管管端整圓前， 周長自動測量裝置檢測出鋼管管端周長值， 整圓過程中， 在整圓機處安裝有管端檢測傳感器和位移磁柵尺， PLC主站通過采集傳感器信號經(jīng)過邏輯運算后， 精確控制整圓桿在整圓過程中的移動和位置， 油泵電機采用軟啟動方式， 結(jié)合輥道自動輸送控制， 整圓完畢后， 周長自動測量裝置對整圓后管端周長進行測量， 從而實現(xiàn)自動整圓， 控制流程如圖3 所示。

（1） 觸摸屏組態(tài)軟件采用的是博途V15.1， 它是西門子用于實現(xiàn)數(shù)字化企業(yè)的綜合解決方案的一款HMI 軟件， 是業(yè)內(nèi)首次將工程組態(tài)與可視化打包在一起的軟件， 集成了傳統(tǒng)的西門子STEP7和WINCC 的功能， 可以更加直觀、 高效的進行自動化項目的開發(fā)。 新版的博途（TIA Portal） 軟件擴展了Digital Enterprise 的中心工程組態(tài)軟件的功能， 創(chuàng)新的處理功能、 新的多功能硬件平臺以及更優(yōu)化的驅(qū)動技術(shù)集成開辟了更多應(yīng)用

。

2 管端擴徑整圓控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

2.1 硬件配置

（1） 整圓過程自動控制。 在自動模式下，當(dāng)橫移車將鋼管放到整圓機輥道上時， 傳感器檢測到鋼管信號， 在PLC 程序中通過上升沿觸發(fā)，進而執(zhí)行輥道自動運行指令； 采用上升沿觸發(fā)的目的保證自動程序運行的可靠性， 避免重復(fù)執(zhí)行自動整圓程序。 安全傳感器檢測到有人員進入、整圓桿不在起始位置以及橫移車托架不在下限位， 輥道均不允許動作， 保證了運行過程中的安全性

。 當(dāng)鋼管管端到達(dá)整圓機時， 油泵啟動， 離開管端時， 油泵停止， 節(jié)省了電能

。

當(dāng)整圓桿位移數(shù)值到達(dá)設(shè)定參數(shù)值時， 東整圓桿停止整圓動作， 向相反方向移動， 自動縮回到位移磁柵尺設(shè)定位移處。 整圓機輥道變頻器控制電機向西運行， 鋼管西行。 安裝在西整圓機的管端傳感器檢測到鋼管時， 整圓機輥道電機執(zhí)行減速、 停止動作， 鋼管管端停在西整圓頭處， 西整圓頭執(zhí)行同樣整圓動作。 當(dāng)西側(cè)整圓完畢后，整圓機輥道電機向東轉(zhuǎn)動， 鋼管東行， 在輥道上對中完畢后， 停留在輥道上， 此時完成整個自動整圓過程。

2.2 自動控制

在PLC 控制系統(tǒng)硬件配置界面中， 添加ET200M 分站、 SM321、 SM322 模塊實現(xiàn)自動整圓操作功能的控制； 添加位移磁柵尺的GSD 文件并配置變量、 地址等參數(shù)以實現(xiàn)磁柵尺與PLC 主站的PROFIBUS DP 通訊； 添加DP/DP Coupler 并設(shè)置I/O 地址實現(xiàn)整圓機PLC 系統(tǒng)與橫移車PLC 系統(tǒng)的交互通訊。

鋼管由橫移車放到整圓機輥道上后， 需要經(jīng)過東整圓機、 西整圓機處理， 經(jīng)輥道輸送最終停留在橫移車臺架工序。

2.3 觸摸屏組態(tài)

（3） 位移磁柵尺。 在運行過程中， 整圓桿帶動定位磁鐵在位移磁柵尺上移動來檢測實時位移?？紤]到整圓桿在移動過程采用液壓驅(qū)動方式存在一定的振動量， 因此， 定位磁鐵和微脈沖位移傳感器采用非接觸檢測方式， 避免定位磁鐵發(fā)生竄動造成損壞， 提高了檢測數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和可靠性

。

（2） 在本項目中， 博途軟件通過PROFIBUSDP 與PLC 主站建立通訊， 在軟件的“設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)”中添加觸摸屏TP900 Comfort， 設(shè)置PROFIBUS-DP通訊地址為15， 傳輸率為1.5 Mbps， 并對新添加的觸摸屏進行變量連接

。

（3） 通過博途軟件界面組態(tài)和PLC 主站的通訊連接， 將PLC 的變量讀取到軟件中， 并通過組態(tài)界面顯示出來， 顯示界面如圖4 所示。

65個活性化合物中除M46沒有預(yù)測靶點，剩下64個活性化合物共預(yù)測靶點473個，與TTD、Drugbank、DisGeNET數(shù)據(jù)庫中所獲得的2 245個AD相關(guān)性基因網(wǎng)絡(luò)進行映射，473個預(yù)測靶點中有215個與鉤藤散防治AD密切相關(guān)。

3 結(jié)束語

開發(fā)的鋼管管端擴徑整圓自動控制系統(tǒng)， 通過采用檢測傳感器結(jié)合管端周長自動測量裝置和PLC 程序邏輯運算， 實現(xiàn)了鋼管管端整圓過程中自動控制， 減少了人工干預(yù)因素， 提高了鋼管管端幾何尺寸參數(shù)的設(shè)備控制能力； 結(jié)合區(qū)域內(nèi)橫移車、 輥道輸送， 在實現(xiàn)單機自動化基礎(chǔ)上， 打破設(shè)備孤島， 進而實現(xiàn)區(qū)域流程自動控制。

采用在觸摸屏上設(shè)定東、 西整圓桿后限位的數(shù)值和位移磁柵尺實時檢測， 可實現(xiàn)不同規(guī)格鋼管整圓桿位移（擴徑量的大?。?的精準(zhǔn)定位， 避免了頻繁調(diào)整傳感器位置的環(huán)節(jié)， 實現(xiàn)精準(zhǔn)整圓， 降低崗位人員勞動強度的同時， 提高了鋼管管端尺寸一致性和生產(chǎn)效率。

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