無線網絡在焊管生產線精整區運管車設計中的應用

劇樹生李利利劉海鵬楊亭亭袁　超

（山東勝利鋼管有限公司，山東淄博255082）

0　前言

隨著預精焊先進設備及工藝的引進，焊管生產線生產能力迅速提高，精整區設備數量成倍增加，輥道數量急劇增多，各列輥道之間運輸鋼管的距離越來越遠，焊管精整區各個崗位對運管車的需求也相應增多。運管車性能的穩定可靠直接影響生產線工藝流程的通暢、精整區焊管質量檢驗速度的快慢以及產品質量檢驗效率的高低。

先前使用的拖鏈運管車結構雖然簡單，但是作業距離長，其通訊方式采用主從PROFIBUS有線通信，自身有獨立的油泵和閥站，優點在于油管不用走拖鏈，減輕了拖鏈的工作壓力，但存在的關鍵問題是主電源電纜和通信電纜在運管車行走時頻繁曲折，壽命減少[1]。而且，拖鏈因為作業距離長會塌腰，如果未及時發現就會損傷甚至拽斷主電源電纜和通信電纜，使日常維護工作量和維修成本增大。

1　新型無線運管車的設計

1.1　新型無線運管車的組成

新型無線運管車如圖1所示，主要由機械部分、液壓部分和電氣部分組成。其機械部分包括金屬導軌、車輪、橫梁和運管車電機等；液壓部分主要包括油箱、閥站、油管、油泵電機和液壓缸托臂；電氣部分包括電控柜、電源滑線、無線發送接收設備和漏波電纜等。

圖1　新型運管車照片

新型無線運管車與先前使用的拖鏈運管車相比，機械和液壓部分結構基本相同，不同的是電氣部分。電氣部分的主要區別見表1。

表1　新型無線運管車與拖鏈運管車電氣部分的區別

1.2　新型無線運管車的設備選型

1.2.1主電源滑線和滑線夾成套設備

對于主電源滑線和滑線夾成套設備，不但要保證滑線和滑線夾在新型運管車頻繁行走時接觸良好，主電源不缺相，也不會發生三相相間短路，同時要保證滑線和滑線夾使用壽命長，后期維護工作量小。因此采用M型單極組合式滑線（型號為SC831098/150）以及配套輔材。與天車相比，結構稍有差異，在運管車大車上增加一集電器小車，這樣就能有效避免小車長時間來回滑動時連接碳刷脫落的現象發生，連接方式如圖2所示。

圖2　無線運管車主電源滑線和滑線夾成套設備連接方式

1.2.2無線網絡設備

運管車無線網絡設備選型見表2。無線網絡設備采用PROFINET工業無線局域網技術。工業無線局域網（IWLAN）是IEEE802.1標準的擴展，尤其適合在實時與冗余性方面具有苛刻要求的工業環境中使用。西門子提供的SCALANCE W產品集可靠性、堅固性和安全性于一身，適合工業環境中的自動化客戶使用。本設備選擇發射接收模塊SCALANCE W788/W744，同時選擇Rcoax漏波電纜是因為它在理想的無線區域沒有接觸，徹底擺脫了拖鏈給運管車帶來的各種隱患，并且易于安裝，堅固耐用，可提供可控的無線區域。

表2　無線運管車無線網絡設備選型表

其次，無線運管車控制輸入、輸出數量不多，控制油泵啟停、運管車行走、托管升降等，應用中央處理單元CPU216帶三組輸入、兩組輸出即可滿足，另加一個CP243-1模塊，分配一個IP地址，利用無線網絡就可以和整個區CPU300聯系起來。無線設備采用SCALANCE W744，把每個運管車作為一個客戶端，一端連接CP243-1，另一端連接定向天線；整個區CPU300利用工業交換機SCALANCE X108PRO，一端連接CP343-1，另一端連接無線發射端SCALANCE W788，而無線發射端直接連接漏波電纜。這樣S7-300的數據可以由無線發射端通過漏波電纜進入運管車客戶端與S7-200數據進行交互。

2　新型無線運管車的工作原理

2.1　S7-200的以太配置

S7-200的以太配置很關鍵，它不單是給自己配置一個與整個區輥道CPU同網段的IP地址，還必須設置好從服務器（S7-300CPU）讀寫的數據傳輸起始點。以某區的某個運管車為例，對S7-200的以太配置做進一步說明，具體操作界面如圖3所示。

先給某個運管車配置一個與服務器同網段的IP地址（圖3（a）），再依據運管車連接方式將服務器IP地址設置好（圖3（b））。在遠程服務器讀取數據時，要設置好數據存儲在服務器的位置和對應本地PLC的位置（圖3（c））。同樣，在遠程服務器寫入數據時，要設置好數據存儲在服務器的位置和對應本地PLC的位置（圖3（d））。在這里只采用從遠程服務器讀取對應關系的數據。

圖3　無線運管車S7-200的以太配置

2.2　PRO客戶端和發射端SCALANCE IP分配

在PC上安裝PST V4.0軟件，打開軟件，勾選本地連接，將Ethernet網線PC和PRO客戶端W744（發射端SCALANCE W788）連接，分別對PRO客戶端W744和發射端SCALANCE W788進行IP地址分配，同樣在一個網段上，分配好后執行下載。PRO客戶端和發射端SCALANCE IP分配操作界面如圖4所示。

2.3　S7-200與S7-300 PLC數據傳輸

以油泵啟動為例，圖5為PLC-300編寫與PLC-200數據傳輸程序，S7-300里面定義的油泵啟動輸入點I56.0，通過圖3（c）和圖5的對應關系，與運管車S7-200相對應的是V0.1。圖6為無線運管車油泵啟動在PLC-200中的程序。

圖4　PRO客戶端和發射端SCALANCE IP分配

圖5　PLC-300編寫與PLC-200數據傳輸程序

圖6　運管車油泵啟動在PLC-200中的程序

3　新型無線運管車的優點

新型無線運管車靈活應用了PROFINET無線網絡，將拖鏈運管車存在的隱患徹底消除，它應用了滑線和滑線夾成套設備將拖鏈運管車主電源電纜來回曲折所帶來的問題完全解決，徹底消除了故障隱患，大幅減少了日常維護量。

同時，它將S7-200和S7-300利用Ethernet網絡完全聯系成一個網構化系統，實現了數據讀寫無障礙傳輸，給鋼管生產工藝的進一步完善和設備維護、改造甚至設計提供了極大的便捷性和足夠的空間。

另外，新型運管車在安裝上也考慮到以前拖鏈運管車不注意的細節，比如控制箱安裝位置問題。以前拖鏈運管車控制箱是安裝在前端橫向安裝，這樣運管車在行進過程中容易被其他物體碰撞或被鋼管砸壞，而新型運管車將控制箱安裝在后端托管升降臂內側縱向安裝，這樣就避免了此類現象發生。

4　結語

無線運管車在生產線使用至今已經兩年半的時間，與拖鏈運管車相比，設備故障發生率低，性能穩定可靠，使用效果良好。

參考文獻：

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