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。文章首先對運(yùn)管車硬件配置進(jìn)行了介紹，然后對運(yùn)管車三種運(yùn)管模式和自動運(yùn)行過程進(jìn)行了分析，最后又對運(yùn)管車自動運(yùn)行目標(biāo)位選擇方式進(jìn)行了說明，簡單明了地對運(yùn)管車自動運(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；自動運(yùn)行原理；西門子S7-300PLC

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：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)備的自動運(yùn)行，關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)精整區(qū)運(yùn)管車的自動運(yùn)行。

運(yùn)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(yùn)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(fù)雜。通過正確分析運(yùn)管車的動作過程，理解運(yùn)管車自動運(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)其自動運(yùn)行。下面根據(jù)筆者對運(yùn)管車運(yùn)行過程的理解，對其自動運(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)管車在每一個工位的減速范圍，當(dāng)運(yùn)管車運(yùn)行至此區(qū)域時將會減速運(yùn)行，保證平穩(wěn)停車。運(yùn)管車在減速區(qū)域運(yùn)行時，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。在放置鋼管的V型臺架兩側(cè)均裝有“有管檢測”傳感器，用于檢測該臺架是否放有鋼管。

運(yùn)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(qū)動電磁閥來實(shí)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(dāng)對應(yīng)的兩個傳感器同時檢測到“上限”或“下限”時則認(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)管車自動將入口輥道處的鋼管運(yùn)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(yùn)輸?shù)匠隹谳伒捞帯?/p>

2.2 “倒管”

“倒管”：運(yùn)管車自動將臺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架上。

2.3 “放管”

“放管”：運(yùn)管車自動將臺架上的鋼管運(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(yùn)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(yùn)行，運(yùn)管車優(yōu)先啟動“放管”程序，將臺架上的鋼管運(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“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(yùn)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(yùn)管車回常駐位等待。

3 運(yùn)管車自動運(yùn)管動作執(zhí)行過程

雖然運(yùn)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(yùn)管車自動運(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)行動作都是一致的，唯一的區(qū)別就是執(zhí)行動作的目標(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。該位置通過各個臺架工位鋼管檢測傳感器信號經(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，其所在位置與目標(biāo)位1的相對位置不確定，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

自動倒管過程較為復(fù)雜，兩個目標(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(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完成舉升動作后，開始向目標(biāo)位2移動。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，由臺架上有管檢測傳感器信號進(jìn)行判斷。若運(yùn)行方向的管位n有管，則運(yùn)管車會將鋼管運(yùn)輸至管位（n-1）位置，以此類推。

5 結(jié)語

通過對運(yùn)管車的工作過程與自動運(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)管車的自動運(yùn)行。這對螺旋焊管生產(chǎn)線降低勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率具有非常重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 廖常初.S7-300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2] 劉鍇，周海.深入淺出西門子S7-300PLC [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[3] 西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動公司.深入淺出西門子S7-300PLC[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.

[4] 西門子（中國）有限公司自動化與驅(qū)動公司.MicroMaster440變頻器使用大全[S].2003.

[5] 陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

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)。