摘要：文章根據(jù)螺旋焊管生產(chǎn)線鋼管傳輸工藝要求，分析了傳輸設(shè)備運(yùn)管車全自動(dòng)運(yùn)行的原理。運(yùn)管車通過西門子S7-300PLC進(jìn)行控制，驅(qū)動(dòng)裝置采用了西門子MM440變頻器，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)管車高精度的變頻調(diào)速控制。文章首先對(duì)運(yùn)管車硬件配置進(jìn)行了介紹，然后對(duì)運(yùn)管車三種運(yùn)管模式和自動(dòng)運(yùn)行過程進(jìn)行了分析，最后又對(duì)運(yùn)管車自動(dòng)運(yùn)行目標(biāo)位選擇方式進(jìn)行了說明，簡單明了地對(duì)運(yùn)管車自動(dòng)運(yùn)行的原理進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：螺旋焊管；傳輸設(shè)備；運(yùn)管車；自動(dòng)運(yùn)行原理；西門子S7-300PLC

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）23-0105-02

螺旋焊管傳輸設(shè)備承擔(dān)著鋼管在生產(chǎn)線上運(yùn)輸?shù)闹匾蝿?wù)，在以往手動(dòng)操作的方式下，生產(chǎn)效率低，安全可靠性差。而要實(shí)現(xiàn)精整傳輸設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行，關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)精整區(qū)運(yùn)管車的自動(dòng)運(yùn)行。

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

1 運(yùn)管車電氣控制系統(tǒng)硬件配置

圖1 運(yùn)管車控制系統(tǒng)組態(tài)圖

精整區(qū)運(yùn)管車采用西門子S7-300PLC進(jìn)行分布式總線控制，主站采用西門子S7319-3PN/DP的CPU，運(yùn)管車遠(yuǎn)程I/O使用ET-200S從站，包括IM151接口模塊、電源模塊、計(jì)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(shí)現(xiàn)分布式控制。驅(qū)動(dòng)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(yùn)管車行走。

運(yùn)管車從動(dòng)輪上裝有與車輪同軸連接的編碼器，用于檢測運(yùn)管車的行程。

運(yùn)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(yùn)管車停止和編碼器記數(shù)值校正。

在運(yùn)管車運(yùn)行范圍內(nèi)的入口輥道、出口輥道和放管臺(tái)架工位處均裝有傳感器感應(yīng)塊，與車身上的傳感器配合完成車位識(shí)別和編碼器校正功能。

利用編碼器的計(jì)數(shù)功能，記錄下運(yùn)管車在每個(gè)工位的編碼值，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算出運(yùn)管車在每一個(gè)工位的減速范圍，當(dāng)運(yùn)管車運(yùn)行至此區(qū)域時(shí)將會(huì)減速運(yùn)行，保證平穩(wěn)停車。運(yùn)管車在減速區(qū)域運(yùn)行時(shí)，若“行走校正”傳感器感應(yīng)到感應(yīng)塊，則系統(tǒng)發(fā)出運(yùn)管車運(yùn)行到位信號(hào)。在放置鋼管的V型臺(tái)架兩側(cè)均裝有“有管檢測”傳感器，用于檢測該臺(tái)架是否放有鋼管。

運(yùn)管車V型托架升降動(dòng)作由兩個(gè)油缸完成，控制部分采用繼電器驅(qū)動(dòng)電磁閥來實(shí)現(xiàn)。

每個(gè)V型托架均有一個(gè)“上限位檢測”和一個(gè)“下限位檢測”傳感器，當(dāng)對(duì)應(yīng)的兩個(gè)傳感器同時(shí)檢測到“上限”或“下限”時(shí)則認(rèn)為V型托架上升或下降到位。

2 運(yùn)管車的三種運(yùn)管模式

運(yùn)管車自動(dòng)運(yùn)管過程分為“取管”、“倒管”、“放管”三種模式。

2.1 “取管”

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

2.2 “倒管”

“倒管”：運(yùn)管車自動(dòng)將臺(tái)架上的鋼管向出口輥道方向運(yùn)輸，放到距出口輥道最近的放管臺(tái)架上。

2.3 “放管”

“放管”：運(yùn)管車自動(dòng)將臺(tái)架上的鋼管運(yùn)輸?shù)匠隹谳伒捞帯?/p>

2.4 “取管”、“倒管”、“放管”動(dòng)作執(zhí)行的優(yōu)先級(jí)

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

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

若“放管”、“取管”程序均不滿足啟動(dòng)條件，則啟動(dòng)“倒管”程序。此時(shí)若臺(tái)架上沒有鋼管可以移動(dòng)，則運(yùn)管車回常駐位等待。

3 運(yùn)管車自動(dòng)運(yùn)管動(dòng)作執(zhí)行過程

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

圖2 運(yùn)管車自動(dòng)運(yùn)行流程圖

4 運(yùn)管車運(yùn)行目標(biāo)位邏輯判斷與執(zhí)行

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

4.1 取管目標(biāo)位

在“取管”模式下，目標(biāo)位1為入口輥道位置，目標(biāo)位2為運(yùn)管車正向運(yùn)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(gè)臺(tái)架工位鋼管檢測傳感器信號(hào)經(jīng)過邏輯判斷得到。

4.2 放管目標(biāo)位

在“放管”模式下，目標(biāo)位1為距出口輥道最近的有管工位，目標(biāo)位2則為出口輥道工位。由于運(yùn)管車在進(jìn)入“放管”模式時(shí)，其所在位置與目標(biāo)位1的相對(duì)位置不確定，運(yùn)管車的運(yùn)行方向需要利用運(yùn)管車當(dāng)前位置的編碼值與目標(biāo)位1的記錄編碼值來判斷。

4.3 “倒管”目標(biāo)位

自動(dòng)倒管過程較為復(fù)雜，兩個(gè)目標(biāo)位均需要判斷

執(zhí)行。

4.3.1 目標(biāo)位1確定。假設(shè)放管臺(tái)架共有n個(gè)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(biāo)位。若管位n無管而管位（n-1）有管，則將管位n-1定為目標(biāo)位1開始運(yùn)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(biāo)位2確定。運(yùn)管車到達(dá)目標(biāo)位1完成舉升動(dòng)作后，開始向目標(biāo)位2移動(dòng)。目標(biāo)位2為運(yùn)管車能將鋼管放置到距出口輥道最近的管位，由臺(tái)架上有管檢測傳感器信號(hào)進(jìn)行判斷。若運(yùn)行方向的管位n有管，則運(yùn)管車會(huì)將鋼管運(yùn)輸至管位（n-1）位置，以此類推。

5 結(jié)語

通過對(duì)運(yùn)管車的工作過程與自動(dòng)運(yùn)行原理進(jìn)行分析，加上PLC與變頻器精確的控制與定位，即可實(shí)現(xiàn)運(yùn)管車的自動(dòng)運(yùn)行。這對(duì)螺旋焊管生產(chǎn)線降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率具有非常重要的指導(dǎo)意義。

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作者簡介：李強(qiáng)（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(yù)精焊生產(chǎn)線電氣設(shè)備管理與維護(hù)。