控制技術在鋼管自動化生產中的應用

譚德坤 鄭春娟 蔣智

【摘? 要】鋼管自動化控制系統在鋼管生產中的有效應用極大地提升了鋼管的生產效率和生產質量，減少了人力資源的投入，降低了鋼管的生產成本，對于鋼鐵行業的發展具有至關重要的作用。論文主要針對控制技術在鋼管自動化生產中的實際應用進行探究，指出控制技術在鋼管自動化生產中應用的效果和作用，希望為鋼鐵行業的運行提供一定的參考。

【Abstract】The effective application of the automatic control system of steel pipe in steel pipe production has greatly improved the production efficiency and quality of steel pipe， reduced the input of human resources， and reduced the production cost of steel pipe， which plays an important role in the development of the steel industry. This paper mainly explores and studies the practical application of the control technology in automatic production of steel pipe， points out the effect and role of the control technology in automatic production of steel pipe， hoping to provide a certain reference for the operation of the steel industry.

【關鍵詞】控制技術;鋼管;自動化生產;應用

【Keywords】control technology; steel pipe; automatic production; application

【中圖分類號】TF345;TP278? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）02-0163-02

1 引言

隨著科學技術的不斷發展，自動化技術在工業行業中的應用越來越廣泛和深化，極大地提升了工業的生產效率和生產產量。將自動化技術引入鋼管生產過程中，構建鋼管自動化生產線，能夠有效解決人力生產存在的問題，提高生產安全性和可靠性，使得鋼管在質量和數量上都能獲得很大的提升。因此，需要不斷加強對鋼管自動化生產控制技術的研究，應用計算機信息化技術進一步提高鋼管的生產質量和生產效率，使得鋼鐵行業能夠在激烈的市場競爭中獲得穩定持續的發展。

2 鋼管自動化生產的基礎控制功能

2.1 自動化控制系統的構成

鋼管自動化生產流程的有效實現能夠減少人力資源的投入，降低人力成本，提高鋼管生產的安全性、可靠性。在鋼管企業生產過程中，科學技術的不斷發展尤其是計算機技術的迅猛進步，使得鋼管企業管理系統與生產單元和生產工藝之間的聯網聯系需求也越來越高。從目前來看，鋼管自動化生產過程中通常應用兩級計算機控制方法實現控制功能，在互聯網中同時也會并入主機加工的控制設備對整體自動化流程進行控制與完善，實現生產線的遠程控制和自動化生產，減少人力施工。從實際情況來看，鋼管自動化生產過程中所需要的設備比較多，空間比較大，因此，在進行鋼管自動化設計與生產的過程中，還需要在特定的控制范圍之內設置獨立的PLC系統。在不同的控制范圍，各個PLC也分別控制不同的動作和設備[1]。

2.2 PLC的控制功能

PLC的控制功能包括手動、系統自動以及自動三種功能。手動僅僅用于試車檢修的過程中，系統自動屬于正常的工作方式，自動運送鋼管和自動加工鋼管。主機自動指的是將鋼管手動運送到加工位置，主機自動工作一個周期。中央控制系統的指令傳遞到PLC當中，PLC對指令進行分析和研究，然后將所需要加工的鋼管等參數傳送到操作系統中。操作系統對參數的功能進行詳盡分析，并對加工工序和加工內容進行調整與遠程控制，滿足鋼管自動化生產的控制需求，提高自動化生產的效率和調整的精確度。PLC的主機工作站也可以將鋼管自動化生產線的實際工作狀態有效傳輸到主機當中，自動控制直流與變頻電機的轉速，并自動調整主機架的高度，更好地實現鋼管的有序加工，減少生產事故的發生。

控制系統還可以對運輸設備和運送輥道的動作進行分步控制，實現鋼管自動進入輸送和退出加工位置，保證高效連續自動的控制和生產。同時，控制系統也可以自動控制交流輔助傳動裝置對鋼管檢驗的結果進行自動跟蹤和記憶存儲，自動排除不合格的鋼管。在實際工作過程中，如果操作點上故障設備的指示燈閃亮，則說明該位置處可能發生故障，需要工作人員及時檢修和處理。

3 控制技術在鋼管自動化生產中的應用

3.1 系統設計

鋼管自動化控制技術的設計是基于生產車間的實際要求進行的，包括液壓技術、傳感器、現場總線、組態監控技術以及電機拖動技術等相關技術的綜合設計。設計中采用了現場應用層、管理層以及現場總線層三層網絡結構，現場應用層應用相關網絡設備實現對現場傳感器數據的實時采集和處理，實現對現場用于電機拖動的變頻器的控制，包括變頻器的停止啟動以及調速等，現場管理層采用以太網作為媒介實現對現場數據的整理、監控、指令下達以及趨勢分析。現場總線層實現遠程模塊和設備的遠程控制，包括數據共享以及各工區的控制中控室計算機可以與現場的工控機進行通信，能夠實時對現場的生產狀況進行反饋和調整。系統的監控設備為工控機，應用西門子的組態軟件對生產線的流程圖進行規劃和設計，并通過工控機實現對各個運行設備和傳感器的監控，具有自動報警和調整的功能。PLC是一種在工業環境下應用的數字系統，PLC包含了自動控制技術、計算機技術以及通訊技術，是面向用戶和控制過程的自然語言編程，簡單易懂，可靠性高，操作方便，安全性能好，適用于工業環境，在當前工業領域有著十分廣泛的應用和重要的應用價值。PLC采用可編程的存儲器，實現在內部存儲的同時進行邏輯運算，并通過模擬式和數字式的輸出和輸入控制各種類型機械設備的生產過程，遠程通訊模塊采用prophibus現場總線網絡技術實現系統的數據通信解決方案，能夠實現從現場信號到控制柜的數據通信，保證控制器與IO設備之間的可靠通訊，數據傳輸效率很高[2]。

通過現場總線控制系統能夠實現智能信號裝置與過程調節裝置的數據傳輸以及輸入、輸出模塊與可編程邏輯控制器之間的數據傳輸，減少了布線和安裝的成本，提高了數據傳輸的效率和產出質量。自動傳輸車間會有大量的IO設備分布，所以，控制系統采用了遠程IO模塊通過現場總線與主控制站進行連接。現場傳感器根據需要可以選擇電磁式傳感器，均采用非接觸式的傳感器，能夠及時準確地將各種設備的運行狀態反饋給PLC進行判斷，從而能夠實現數據的實時處理以及動作控制，在控制系統的運行過程中，操作工人可以給實時呼叫進行自動和手動的選擇，各工位在自動狀態下需要按照預先設計的工藝要求，由PLC完成各工位鋼管的自動控制。在系統手動狀態下，可以根據相關需求手動進行設備的調控。也可以手動控制傳送線的運轉。

3.2 軟件設計

鋼管自動化控制技術中的軟件設計包括下位機軟件設計以及上位機監控軟件設計，工作人員需要結合實際生產的要求以及現場的生產狀況，上位機與下位機之間的交流和數據傳遞可以通過組態軟件來實現，并模擬鋼管自動化生產線的實際生產狀態，使得工作人員能夠更好地監督和管理。上位機的監控軟件與其他工作站通過光纜系統相連，可以進行及時的數據共享，繪制數據庫趨勢圖，及時發現鋼管生產線可能存在的故障和問題并發出對應的警報，方便工作人員進行處理和解決，保證鋼管生產線能夠正常穩定的運行，減少生產事故的出現概率。同時，上位機軟件還具有報警記錄的功能，將所有的報警現象均記錄下來并存儲到系統當中，方便后續的查詢以及完善，在鋼管自動化生產線實際運行的過程中。工控機可以通過對生產線進行分析獲得整體的運行參數，并模擬可視化的實施界面，方便管理員整體感知系統的運行狀況。用戶也可以利用可視化的模擬界面了解生產線穿孔的整個過程，并在出現問題時及時通過急停按鈕解決問題，保證生產的安全性。

下位機、PLC軟件、控制裝置等設備使用最新的過程監控系統，具有良好的靈活性和開放性，主要完成對生產現場傳送線狀態的判斷和采集，并根據預定的控制策略對電機完成動作，實現生產。按照實際鋼管產業生產線流程的要求和設計流程圖，完成控制技術的應用以及相關控制設備的安裝。在不需要人工控制的前提之下，實現鋼管的自動化生產和可靠生產，減少安全事故的發生，提高生產效益和生產質量。

4 結語

綜上所述，控制技術在鋼管自動化生產中的有效應用能夠實現對鋼管生產的精準化和細節化控制，減少生產事故的發生，提高鋼管生產產量和生產質量。在進行鋼管自動化控制系統的設計與安裝的過程中，需要從硬件編程和軟件編程兩個方面進行分析，應用總線網絡結構保證系統控制的功能性和科學性，提高系統控制的精度和控制的效率，使得控制技術在鋼管自動化生產中的應用更加簡便和可靠，運行也更加穩定，實現鋼鐵工業的自動化和智能化生產。

【參考文獻】

【1】軒子路.電氣自動化控制系統中人工智能技術的應用研究[J].山東工業技術，2018（7）：182.

【2】袁國，康健，李振壘，等.熱軋無縫鋼管在線熱處理工藝組織性能調控研發技術進展[J].鋼管，2018，47（1）：30-34.