螺旋焊管传输设备运管车自动运行原理分析

摘要：文章根据螺旋焊管生产线钢管传输工艺要求，分析了传输设备运管车全自动运行的原理。运管车通过西门子S7-300PLC进行控制，驱动装置采用了西门子MM440变频器，实现了运管车高精度的变频调速控制。文章首先对运管车硬件配置进行了介绍，然后对运管车三种运管模式和自动运行过程进行了分析，最后又对运管车自动运行目标位选择方式进行了说明，简单明了地对运管车自动运行的原理进行了分析。

关键词：螺旋焊管；传输设备；运管车；自动运行原理；西门子S7-300PLC

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）23-0105-02

螺旋焊管传输设备承担着钢管在生产线上运输的重要任务，在以往手动操作的方式下，生产效率低，安全可靠性差。而要实现精整传输设备的自动运行，关键是实现精整区运管车的自动运行。

运管车的作用是将放置在传输辊道或台架上的钢管沿着工艺方向逐根向下一工位运输，其动作过程分为“取管”、“倒管”、“放管”三个部分，并要保证最大的传输效率和空间利用率，过程十分复杂。通过正确分析运管车的动作过程，理解运管车自动运行的原理，利用合理的控制方法，就可以化繁为简，实现其自动运行。下面根据笔者对运管车运行过程的理解，对其自动运行原理进行简要的分析。

1 运管车电气控制系统硬件配置

图1 运管车控制系统组态图

精整区运管车采用西门子S7-300PLC进行分布式总线控制，主站采用西门子S7319-3PN/DP的CPU，运管车远程I/O使用ET-200S从站，包括IM151接口模块、电源模块、计数器模块、数字量输入模块和数字量输出模块，与主站通过Profibus-DP总线连接，实现分布式控制。驱动装置采用西门子MM440变频器，也采用了Profibus-DP总线控制的方式，用于控制运管车行走。

运管车从动轮上装有与车轮同轴连接的编码器，用于检测运管车的行程。

运管车车身装有“前限位检测”、“后限位检测”和“行走校正”传感器。用于控制运管车停止和编码器记数值校正。

在运管车运行范围内的入口辊道、出口辊道和放管台架工位处均装有传感器感应块，与车身上的传感器配合完成车位识别和编码器校正功能。

利用编码器的计数功能，记录下运管车在每个工位的编码值，并在此基础上计算出运管车在每一个工位的减速范围，当运管车运行至此区域时将会减速运行，保证平稳停车。运管车在减速区域运行时，若“行走校正”传感器感应到感应块，则系统发出运管车运行到位信号。在放置钢管的V型台架两侧均装有“有管检测”传感器，用于检测该台架是否放有钢管。

运管车V型托架升降动作由两个油缸完成，控制部分采用继电器驱动电磁阀来实现。

每个V型托架均有一个“上限位检测”和一个“下限位检测”传感器，当对应的两个传感器同时检测到“上限”或“下限”时则认为V型托架上升或下降到位。

2 运管车的三种运管模式

运管车自动运管过程分为“取管”、“倒管”、“放管”三种模式。

2.1 “取管”

“取管”：运管车自动将入口辊道处的钢管运输到放管台架上。若放管台架到出口辊道均无管，则自动将钢管运输到出口辊道处。

2.2 “倒管”

“倒管”：运管车自动将台架上的钢管向出口辊道方向运输，放到距出口辊道最近的放管台架上。

2.3 “放管”

“放管”：运管车自动将台架上的钢管运输到出口辊道处。

2.4 “取管”、“倒管”、“放管”动作执行的优先级

为最大限度利用空间存放钢管，提高钢管运输效率，我们规定“放管”的优先级是最高的。若出口辊道处无管且辊道没有运行，运管车优先启动“放管”程序，将台架上的钢管运输到出口辊道处。

若出口辊道上有管或辊道正在运行，则第二优先启动“取管”程序。将入口辊道处的钢管向放管台架或出口辊道上运输。

若“放管”、“取管”程序均不满足启动条件，则启动“倒管”程序。此时若台架上没有钢管可以移动，则运管车回常驻位等待。

3 运管车自动运管动作执行过程

虽然运管车动作分为“取管”、“倒管”、“放管”三种，但每个动作执行过程基本是一致的。即：

图2 运管车自动运行流程图

4 运管车运行目标位逻辑判断与执行

由上面介绍可知，运管车在三种运行模式中的运行动作都是一致的，唯一的区别就是执行动作的目标位有所不同。下面就各种模式下的目标位选择进行说明。

4.1 取管目标位

在“取管”模式下，目标位1为入口辊道位置，目标位2为运管车正向运行能将钢管放置到的最靠近出口辊道的位置。该位置通过各个台架工位钢管检测传感器信号经过逻辑判断得到。

4.2 放管目标位

在“放管”模式下，目标位1为距出口辊道最近的有管工位，目标位2则为出口辊道工位。由于运管车在进入“放管”模式时，其所在位置与目标位1的相对位置不确定，运管车的运行方向需要利用运管车当前位置的编码值与目标位1的记录编码值来判断。

4.3 “倒管”目标位

自动倒管过程较为复杂，两个目标位均需要判断

执行。

4.3.1 目标位1确定。假设放管台架共有n个管位，系统则由距出口辊道最近的管位n向管位1顺序判断倒管目标位。若管位n无管而管位（n-1）有管，则将管位n-1定为目标位1开始运行。若条件不满足，则继续判断管位（n-1）与管位（n-2）是否满足倒管条件。

4.3.2 目标位2确定。运管车到达目标位1完成举升动作后，开始向目标位2移动。目标位2为运管车能将钢管放置到距出口辊道最近的管位，由台架上有管检测传感器信号进行判断。若运行方向的管位n有管，则运管车会将钢管运输至管位（n-1）位置，以此类推。

5 结语

通过对运管车的工作过程与自动运行原理进行分析，加上PLC与变频器精确的控制与定位，即可实现运管车的自动运行。这对螺旋焊管生产线降低劳动强度，提高生产效率具有非常重要的指导意义。

参考文献

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作者简介：李强（1984—），男，河北秦皇岛人，中油宝世顺（秦皇岛）钢管有限公司助理工程师，研究方向：螺旋焊管预精焊生产线电气设备管理与维护。