PLC在螺旋焊管水压试验机上的应用.pdf

总第 1 4 8 期 2 0 1 4年第2期 山西冶金 S HA NXI ME T AUL U RGY T o t a l 1 4 8 No ． 2， 201 4 薯 -． 产 实践 趣凫技术 P L C在螺旋焊管水压试验机上的应用 卫 海平 太钢集团临汾钢铁有限公司， 山西临汾0 4 1 0 0 0 摘要 介绍 P L C在螺旋焊管水压试验机 中的应用， 从水压机控制系统的原理 ， 系统结构组成， 编程设计安点和 系统应用等方面阐述其特性。 关键词 螺旋焊管水压机P L C控制 中图分类号 T P 2 7 3 ； T G3 1 5 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 2 - 1 1 5 2 2 0 1 4 0 2 - 0 0 4 7 0 2 由于焊管水压机可以对焊管的焊缝做应力消 除， 并检测焊管是否渗漏， 所以焊管水压机已成为焊 管生产必备的检测设备 ， 并且随着焊管业的快速发 展和 A P I 国际标准的执行， 对焊管水压机强度、 精度 和试验数据的记录管理提出了较高的要求 ” 。太钢 集团临汾钢铁有限公司将 P L C与计算机技术应用 于水压机上， 满足了生产和市场的需求。 1 水压机控制原理 控制系统的运行方式主要有手动和自动两种方 式， 自 动方式是生产过程中的主要运行方式 ， 能够 自 动完成焊管的冲洗、 对齐夹紧及打压； 手动方式可以 控制各设备动作单独进行，主要用于开始的试运行 和系统调整及异常情况的处理。控制系统的运行方 式选择由转换开关位置控制，可以切换成手动和自 动方式。自动方式时， 按下自动启动按钮， 焊管通过 辊道拨管器进入打压机托管器预定位置，后托辊下 降， 低压水电磁阀打开， 开始冲洗焊管 主要是少量 焊剂和平头后的少量毛刺系统会自动对钢管进行 冲洗， 冲洗时间可以在上位机上设定。冲洗完毕后， 包管器包住焊管 ，打压机主液缸推动机头夹紧焊管 持续续注水 ， 排气阀打开， 排除焊管内的空气， 排气 时间根据经验和管径由上位机设定。 排气结束后， 排 气阀、 低压给水阀关闭。增压机开始工作， 当增压到 设定值时 ， 增压缸缓慢移动， 开始保压 ， 上位机可显 示压力数值和曲线。 保压时间、 测试压力可通过上位 机设定。 保压结束后， 增压机停止工作 ， 增压缸卸荷， 压力下降到设定值时， 排气阀打开， 排气结束 ， 主液 缸带动机头后退， 一侧托辊先升起排水， 另一侧托辊 收稿 日期 2 0 1 4 0 2 1 0 作者简介 卫海平 1 9 6 3 一 ， 男， 太钢集团临汾钢铁有限公 司 新兴公司施工员， 助理工程师。E - m a i l l g we i h a i p i n g 1 6 3 ． c o rn 延时升起 ， 焊管由拨管器拨出， 打压机进入下一道工 序， 完成一次循环 ， 其中各执行机构是否到位都由接 近开关反馈到 P L C ， 控制水压数值由压力变送器传 输到 P L C， 实现 自动控制。 2 系统组成 2 ． 1 A C 3 8 0 V ／ 2 2 0 V控制系统结构 控制系统完成包括液压站 1 号电机控制；液压 站 2 号电机控制 ； 增压站 l 号泵电机控制； 增压站 2 号电机控制； 后顶车电机控制、 油箱加热器控制、 运 行方式选择、 机组自动化控制等。 控制系统包括一面 总电源进线柜， 一面液压泵电机控制柜， 一面水泵电 机控制柜 ， 一面 P L C控制柜， 一台主操作台， 一台计 算机操作台， 见图 1 。 图 1 主回路控制系统结构示意图 2 ． 2 P I 及上位机结构 1 P L C控制系统 P L C选用德 国西门子 s 7 3 0 0 C P U 3 1 5 2 D P 系列产品， 其中包括开关量输 入模块、 开关量输出模块、 模拟量输入模块、 模拟量 山西冶金 E ma i l s x b j b 1 2 6 ．c o rn 第 3 7卷 输出模块等，其中压力检测采用模拟量输入模块控 制。P L C的输入采用 D C 2 4 V电子接近开关 ， 输出由 D C 2 4 V继电器转换 ，继电器采用西门子整体继电 器， I ／ O点配置，模拟量输人 4 8 点，模拟量输出 4 5 点。 P L C编程软件选用西门子 S T E P 7 V 5 ．4 。 上位机选 用西门子工控机并配有以太网接 口M P I 接 口， 不仅 可对现场设备进行实时监控和数据储存 ，并且可以 将试压的数据通过以太网上传给管理计算机使管理 人员在第一时间了解到设备的运行状况。 2 硬件配置 C P U P I V 2 ．5 3 G H z 、 内存 1 0 2 3 M、 硬盘 2 4 0 G 、 网卡 1 0 0 M b p s 以太网卡、 显示器 三 星 2 1 寸液晶显示器 、 键盘 、 鼠标 。 2 软件配置 操作系统为Wi n d o w s xP； 编辑软件 为VB 6 ,0 上位机组态监控软件采用西门子Wi n C C 6 ．0 。 3 人机界面 焊管参数设定， 可直接用来设定焊 管规格、 批号、 长度、 壁厚、 钢级及试压压力 ， 保压时 间， 充水时间， 排气时间等。 运行监控画面， 可对水压 机的运行过程进行动态模拟显示，可显示每根管子 的打压时问、 合格与不合格管的根数、 液压系统监控 画面可监视液压站所有电磁阀的运行状态。报警系 统画面可对油温、油位及过滤器堵塞等信号进行报 警。压力参数曲线画面可根据试压压力产生实时曲 线图。 历史数据的存储和查询， 可按工艺要求打印出 相应的数据和曲线系统。 监控功能由工控机、 显示器 和打印机实现。 上位机与 P L C 之间以T P C ／ I P 协议通 讯 ， 操作员根据生产需要， 可以轻松地调整压力值 ， 同时在线观看压力曲线及动态参数， 见图2 。 图 2 P L C系统基本结构示 意图 3 编程设计要点 3 ． 1 打压机前进后退的距离控制 由于打压机起始点对齐后两者之间有一个差 值，打压机头前进的距离应为焊管长度减去这一差 值 ，作为补充值打压完成后 ，机头开始后退约 3 5 0 ～ 4 0 0 m m就可以满足出管条件， 打压机不用每次 都回到原位， 可节省打压时间提过工作效率。 3 ．2 压力信号控{ I； 压力传感器安装在打压机旁， 与压力管道相连， 用以检测打压时实际的压力值，并把压力信号转换 成 0 1 0 m V的电压信号通过模拟量输入模块可以 采集到这个电压信号，同时传感器也把压力信号传 给现场红色数字压力表。压力传感器的最大量程为 P l嘣。 设定 P L C的采集值为 P l ， 为了在显示仪表上显 示实际的水压值 ， 需要将采集值 P l 赋给模拟量输出 模块和与显示仪表的通道地址。 3 ．3 油压信号控制 油压调整通过比例阀调节给定值，使得系统油 压的大小得以控制， 当系统需要快速增压时， 比例阀 收到系统最大给定值快速提高增压速度，当实际压 力不能达到设定压力值时， P L C将按设定的水压值 计算出一个近似的油压给定值给定到比例阀，通过 减小增压速度防止超压，保证系统达到设定压力值 并保压完成。 计算出的值只是一个近似值， 存在一定 偏差， 可以人工调节压力旋钮来进行微调。 3 ．4 数据转换 在 P L C中进行一些数据的计算时， 要明确数据 的类型， 因为在 s 7 3 0 0系列 P L C中， 每种数据都有 相应的运算公式。通常会把一个要进行运算的数据 放在一个地址中，有些地址可以存储任何类型的数 据， 有些就只能存储整型变量， 当这些地址存储的数 据要进行换算时，需要将它们都转换成统一的数据 类型后再运算。 3 ． 5 翼触 1 工作参数可以通过通信模块写入到 P L C程 序中， 同时 P L C输入输出点的状态及压力实验数据 可通过通信模块在计算机上显示出来。 2 设定试验压力、 保压时间， 由上位机传递给 PLC。 3 上位机可显示实测水压曲线的状态， 并自动 打印压力曲线及测试参数， 试压数据存人数据库中， 经 自动计算， 自 动判定成品废品或报警。 4 上位机可以根据钢管的钢号、 批号、 生产日期 以及班次、 试验参数等进行查询， 打印合格钢管的试 验压力曲线和试验参数。 5 上位机可以统计打印班报表、 月报表及合格 钢管的实验数据，为生产和质量管 下转第5 l 页 2 0 1 4 年第 2 期 李迎辉， 等 首钢长钢 9 号 l 0 8 0 f n 3 高炉护炉操作实践 较理想的生产指标 见表 2 。 4 结语 一 代高炉寿命取决于炉缸状况，随着高炉冶炼 的强化、 炉顶压力的提高、 低硅冶炼、 碱金属的危害、 硫负荷的增加以及铁水含硫的偏高，维护炉缸的重 要性 日益突出。所以必须加强高炉操作管理和采用 精料方针， 确保高炉长寿， 实现高炉生产经济效益最 大化 。 编辑 胡玉香 表 2 2 0 1 3年 6 1 2月生产指标情况 利用系数 焦比 煤比 燃料比 月份 产量／ t ／ t m 3 d - I ／ k g t - ／ k g t ／ k g t - ’ 6 9 6 6 0 6 2 ． 9 9 5 3 4 7 1 7 5 5 41 7 9 3 3 43 2 ． 7 8 8 3 5 9 1 7 0 5 5 1 8 1 0 3 40 6 3 ． 1 1 1 3 5 0 1 6 8 5 3 1 9 9 8 2 3 7 3 ． 0 3 2 3 3 5 1 7 6 5 3 6 1 0 9 5 7 6 0 2 ． 8 71 3 4l 1 7 7 5 4 4 1 1 9 5 O 6 7 2 ． 9 3 4 3 4 7 1 6 8 5 4 0 1 2 9 4 8 4 8 2 ． 8 3 3 3 5 3 l 8 O 56 o Th e Nu r s i n g Pr a c t i c e o f 1 0 8 0 I T I 。 Bl a s t Fu r n a c e I n Ch a n g g a n g Li Yi n g h u i ， Ho u Yfl e i I r o n w o r k s o f C h a n g z h i I r o n S t e e l C o ． ， L t d ． ， Ch a n g z h i S h a n x i 0 4 6 0 3 1 Ab s t r a c t T h e c o n d i ti o n o f No ．9 b l a s t f u r n a c e i n C h a n g Ga n g i s s u mma r i z e d ．T h e n u r s i n g p r a c t i c e o f f u rn a c e s h o w s t h a t b y t a k i n g a s e r i e s o f me a s u r e s ， wh i c h i n c l u d e t h e a d o p ti o n o f o p t i mi z e d c h a r g i n g s y s t e m，r e aso n a b l e c o n t r o l o f s me l t i n g i n t e n s i t y ， a n d t h e i n c r e a s e d a mo u n t o f t i t a n i u m c o n t a i n i n g p e l l e t ,t h e w a t e r t e mp e r a t u r e i n c o o l i n g s tav e i s s t a b i l i z e d ， a n d t h e c o n tr o d i c t i o n o f b l ast f u rna c e p r o d u c ti o n a n d h e a r t h s e c u r i ty a r e e ff e c t i v e l y h a n d l e d ． Ke y wo r d s n u r s i n g ， s me l t i n g i n t e n s i t y ， w a t e r t e mp e r a t u r e d i f f e r e n c e o f c o o l i n g s t a v e 上接第 4 8页 理提供第一手真实资料。 4 结语 该系统设计选型合理， 稳定性高， 故障率低， 几乎 免于维修， 控制方式灵活， 操作员可自由选择自动、 手 动控制方式。经过几年的使用， 该设备能满足正常的 生产检测， 自 投运以来稳定可靠， 保证了高频、 埋弧螺 旋焊管的质量， 减少了产品质量异议。 参考文献 [ 1 ] 魏海翔 ， 刘翠华洎 动化螺旋焊管静水压机的应用[ J ] ． 焊管， 2 0 0 6 2 3 4 3 6 ． 编辑 白龙 Ap p l i c a t i o n o f PLC i n t h e Hy d r o s t a t i c Te s t i n g M a c h i n e o f S p i r a l W e l d e d P i p e W e i Ha i p i n g T a i y u a n I r o n a n d S t e e l Gr o u p C o ． ， L t d ． ， L i n f e n S h a n x i 0 4 1 0 0 0 Abs t r a c t Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e a p p l i c a ti o n o f P L C i n h y d r o s t a t i c t e s ti n g ma c h i n e a n d e x p l a i n s the c h a r a c t e r i s ti c s o f i t i n t e r ms o f h y d r a u l i c c o n t r o l s y s t e m， s t rn c t u a l c o mp o s i t i o n ， p r o g r am me d e s i g n i n g p o i n ts ， s y s t e ma t i c a p p l i c a t i o n a n d S O on Ke y wo r d s s p i r a l we l d e d p i p e ； h y d r a u l i c ma c h i n e ； P L C c o n t r o l