成品油管后續工位生產線全自動研究

摘 要：本文針對現代成品油管的市場需求，結合油管加工生產線的特點，設計了一套油管后續工位全自動的生產線工業控制系統。此系統是集機械控制、機械原理、數據傳送和采集、電控PLC和組態王等方面共同組合設計完成，還有可能涉及視頻監控系統。通過此設計可提高生產效率，降低勞動強度，減少用工人數，大大加強生產線自動化水平。

關鍵詞：工業控制系統；機械控制；數據采集

中圖分類號：TE32 文獻標識碼：A

1系統概述

油管加工生產線可實現半自動化程度的油管加工、試壓、打包等，但在此基礎上研究的成品油管后續工位系統設計，可完成在試壓后的油管包括打包在內的全部項目，全自動的完成，其中重點是在原本的生產線中加入了油管稱重測長的重要環節。此生產線主要由步進機構、氣壓控制系統、高精度電子計量系統、電氣控制系統等組成。主要分為以下六個大的工位：

1.1進料工位

6～10組特殊加工輥道，鐘擺電機調速前進；鋼管待料，通過加裝鋼管有料檢測開關，通過步進梁實現鋼管從取料工位至對齊工位的運送。

1.2噴漆工位

包括噴漆箱、電器控制柜；鋼管從取料工位進來后由傳輸輥道送至噴漆箱，感應器接收鋼管進入的信號，發出噴漆指令后開始噴漆；噴漆完畢后感應器觸發，反饋信號，噴漆機關閉障。

1.3晾干工位

包括三組縱向輸送鏈、三組特殊加工雙鏈單軌輥道，步進電機，步進平移機組；間隔時間自主設定。

1.4測長稱重工位

當鋼管噴漆完畢后進入晾干臺尾部時，測長機組首先進行激光測量鋼管長度，稱重機組接收觸發信號后啟動進行鋼管重量測量。

1.5鋼管自動噴標工位

測長稱重完畢后鋼管由步進梁平移機構傳送至噴標設備，電機啟動發出信號至噴標設備，其開始對鋼管數據進行依次噴標。

1.6打包工位

在鋼管上步工序完成后，在管架上滾落到打包工位，通過自動對齊打包裝置進行油管打包。

2系統設計

2.1系統工作流程設計

油管生產線在油管通過螺紋加工、修磨檢驗、擰扣試壓后，進入下一道工序，這里我們設計本系統在試壓后完成一系列動作進行成品油管補充。

2.2系統主要設備的介紹

2.2.1噴漆設備

噴漆設備是由高壓無氣噴漆發生器，噴槍，過濾裝置，管路，油漆混合桶，閥等組成；通過無級變速的可調傳動組將管送到外噴涂機內，此時外噴涂機起動油泵將油漆均勻的輸送到各個槍頭，經氣體霧化，將油漆噴涂在管件上，根據管件的行走速度調節油漆量的大小，保證漆膜的厚度。噴漆設備的參數：（1）鋼管前進速度：0.5～1.5m/s可調。在此速度范圍內均可達到涂漆均勻，不流不掛。（2）滿足鋼管定尺長度：8.00～12.5m。（3）生產節拍：≥2根/分鐘米。（4）設備的使用條件。a.壓力：0.2～0.6MPa；b.電壓等級：380V±10%50Hz±1Hz。（5）進口高壓。泵流量：0～56LPM；壓力：125PS（5～6㎏）；容許雜質粒徑：0.125inch。（6）主要元件規格型號。氣源處理三聯件；氣動電磁閥。（7）采用防銹快干漆、要求涂層均勻。（8）涂料自動回收、過濾、循環使用。（9）涂漆機具有手動和自動兩種控制方式。設液位器、接近開關，無需人員操作和干預。（10）油漆箱、泵和管道等通道的密封性好。（11）涂敷好的鋼管以柔性的方式輸送到晾干臺架上，確保不會對鋼管產生任何沖擊。

2.2.2測長稱重設備

石油專用管進行測量其長度和重量，并把其測量結果按要求存儲于上位計算機中進行處理，再在管體表面進行噴印。整個過程由“上位計算機+PLC”監測與控制，自動化程度高，測量速度快、測量精度高、系統運行穩定、操作簡單、維護方便等特點。（1）直徑范圍：φ60.32～φ140。（2）長度范圍：6.0～13m。（3）重量范圍：0～800Kg。（4）測長精度：±2mm/全長。（5）稱重精度：±1‰；分度值0.1Kg。（6）測長稱重時間：2根/分鐘。（7）供電電源：3×380V±5%11kV。（8）供氣要求：干燥壓縮空氣0.4～0.6MPa

采用“上位計算機+PLC”構成分布測控系統，系統運行不僅安全可靠，而且擴展調整靈活方便。具有手動/調試/自動三種工作方式。

2.2.3自動噴標設備

鋼管噴標機別名叫鋼管自動噴碼機，是一種專業應用于鋼管行業，黑色冶金行業的專業設備，自動噴標機采用國際先進的DOD-command技術，全電腦自動化控制，不需刻板，手工噴漆，只需在控制柜上輸入相應規格、型號、字符及可自動噴標識。原裝進口ABT公司產品新型重顏料油墨噴標設備ABT-A200為您提供高品質的鋼管噴字。

功能特點：（1）源自德國精工技術，意大利寶石工藝。（2）具備超強的實用性和穩定性，全自動噴印。（3）獨創的金剛石噴頭，還有強力清洗按鈕。（4）重顏料型白色墨水噴印，易干，不掉色。（5）獨特的API會標設計，一鍵調用各種符號。（6）多種噴頭可選：7點、9點、12點、16點、32點。

常用功能：（1）噴印距離：10～35mm。（2）噴印高度：1～60mm（單行16點陣噴頭）。（3）噴印速度：0～80m/min。（4）噴印數據：API會標、管號、爐批號、日期、自動記數等。（5）噴印精度：0.02～0.1mm。（6）數據連接：通過RS232、RS422、RS485與電腦連接，自動噴印出管材測長、稱重數據。

結語

采用該應用技術，增加新型的秤重測長技術，實現成品油管后續工位的全部自動化生產。采用工業控制系統后，操作人員可根據操作屏反饋的信息，以及視頻系統中顯示的信息，對生產線進行生產監控及故障排除。

參考文獻

[1]孫桓，陳作模，葛文杰.機械原理[M].北京：北京高等教育出版社，2006.

[2]陳字.可編程控制器基礎及編程技巧[M].廣州：華南理工大學，1998.

[3]牛鳴岐，王保民，王振甫.機械原理課程設計手冊[D].重慶：重慶大學.