钢管收集料筐缓冲装置精确定位的应用

王超++周好斌

摘 要：简要介绍了通过简单的改造实现钢管收集装置精确定位的相关情况。在不改变原有机械结构的基础上，通过改变收集装置的控制元件和驱动装置，利用西门子S7 400系列可编程控制器优化控制程序，可以精确定位钢管收集料筐缓冲装置。

关键词：钢管；收集料筐缓冲装置；PLC控制程序；拨料装置

中图分类号：TG333 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.108

在众多钢铁制造业中，钢管收集装置采用的都是U形刚性料筐，生产的钢管进入收集区域后直接从拨料装置落入收集料筐内。由于钢管相距落差较大，钢管与钢管之间会因为碰撞产生较大的噪声，同时，这种碰撞也容易碰伤钢管表面。因此，相关企业采取了一些措施，从机械方面入手改造、设计了一些能够减轻钢管碰撞的收集料筐装置，但效果不是很理想——即便有一些效果较好的设计方案，改造设备时需投入较多的资金，施工难度高，不易实施，所以，大部分钢管生产企业的收集料筐基本都存在这个问题。

目前，在各钢铁制造业中，许多企业使用的是电机拖动电力推杆牵动钢丝绳伸缩这种形式的料筐收集钢管，但在实际使用过程中，不同电机的电力推杆控制行程不同，导致多根钢丝绳高低不一致，钢管不能平稳地摆放在料筐内，钢管收集缓冲放置的难题依然存在。

本文主要通过改造钢管收集料筐缓冲装置的电气控制实现了电动推杆的精确定位，从而解决了钢管收集料筐缓冲装置中存在的问题。

1 收集料筐结构组成和工作原理

1.1 结构组成

钢管收集料筐缓冲装置是由滑轮组、电力推杆、驱动电机、

钢丝绳和支座等部件组成，具体如图1所示，每个钢管收集料筐由4组缓冲装置组成，收集的钢管由4根钢丝绳托起。1.2 工作原理

由图1所示，当收集料筐内没有钢管时，钢丝绳处于水平状态；当钢管依次落入料筐内，4组驱动电机同时运行时，电

力推杆拉伸，钢丝绳通过滑轮组实现升降。驱动电机的启停是由接触器控制的。

2 电力推杆控制方式

2.1 控制方面存在的问题

电力推杆控制方面存在的问题有以下3点：①电力推杆驱动电机没有抱闸，在其运行过程中，钢丝绳无法停在指定位置；②电力推杆行进速度过快，惯性比较大；③4台电机分别控制4组电力推杆，启动时能够同时动作，停止时却不能保证同步停止。

这些问题导致1个收集料筐4根钢丝绳运行时始终无法停在指定位置。钢丝绳停止位置不一致，使得钢管倾斜摆放在料筐内，存在极大的安全隐患。

2.2 改造方案

针对电力推杆在控制方面存在的问题，对设备硬件进行了相关改造：①更换额定转速低、带抱闸的电机，使电力推杆实现即时启动即时停止的效果，消除不同电机因在转速上的不同步造成的电力推杆在工作过程中的差异；②在每组电力推杆的行程中增加检测开关，通过检测开关确定每组电力推杆的位置，使4组电力推杆同步停止，生产时根据钢管收集数量调整电力推杆的停止位置。

2.3 实施方案

用带有内置抱闸的8极电机替换原有的6极普通三相异步电机。这样做，一方面，能保证电机与控制信号同步即时停止运转，另一方面，能减慢电力推杆的运行速度。

如图2所示，将每组电力推杆的行程分为4个位置，每个位置增加1个到位检测开关，以控制电力推杆的启停位置。在生产中，根据钢管数量分别将电力推杆控制在A，B，C，D4个不同的位置。控制所有的电力推杆，并准确定位，可以实现钢丝绳的同步升降。

2.4 运行效果

改造完成后，在钢管收集作业中，当钢管将收集料筐钢丝绳最高位铺满时，操作人员只需在操作台上按下“下降”按钮，4组电力推杆便会自动由A位置向B位置运行，4根钢丝绳同时下降，4组电力推杆到达B位置停止动作。随着钢管的不断放入，可依次操作使电力推杆到达C位置和D位置。当电力推杆达到D位置时，钢丝绳到最低位，钢管收满。在电力推杆运行的过程中，如果有任何一组或多组电力推杆没有到达指定位置停止，为了保证电力推杆运行的同步性，将无法再次操作电力推杆。这时，需要调整到位检测开关的位置后方可继续使用，

而且每组电力推杆的运行停止操作都是由单独的信号控制的。根据到位信号停止动作，能保证所有推杆的同步性。在使用过程中，如果出现电力推杆在某一停止位4根钢丝绳高度不一致的情况，可以通过调整电力推杆停止位（接近开关位置）来调整钢丝绳的高度。

3 软件程序设计

收集料筐软件控制系统是用PLC设计的，通过PROFIBUS总线通信，建立主机与分布式I/O站的连接，并根据控制系统的控制要求和I/O点的分配情况确定各输入/输出信号（比如电机运行状态、接近开关信号等）。依据各种变量的逻辑关系可以编制PLC控制程序，该程序的编写采用的是梯形图叙述形式，通过PLC软件编程可以实现收集料筐电气系统的逻辑控制，同时，还可以通过对电气信号的联锁控制保护电机、电力推杆等部件。电力推杆驱动电机上升运行控制程序如图3所示。

4 结束语

对电气控制方面的改造能够确定钢管收集料筐缓冲装置的位置，充分发挥其应有的作用，减少收集过程中钢管间撞击产生的噪声。改造后，电力推杆控制原理简单，改造成本低，易于实施，操作方便，工作稳定、可靠，是钢管收集料筐缓冲装置的最佳实施方案。

参考文献

[1]唐伟，李炜，吕慧军.Φ460 mm无缝钢管作业区缓冲料筐的设计改造[J].包钢科技，2015（05）.

[2]张宝军.钢管收集装置设计[J].包钢科技，2015（05）.

[3]杨祖成.采用两种收集方式的几种新型钢管收集装置[G]// 中国金属学会轧钢学会钢管学术委员会第五届二次年会论文集.北京：中国金属学会，2007.

〔编辑：白洁〕