無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在焊管生產(chǎn)線精整區(qū)運(yùn)管車設(shè)計(jì)中的應(yīng)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(yù)精焊先進(jìn)設(shè)備及工藝的引進(jìn)，焊管生產(chǎn)線生產(chǎn)能力迅速提高，精整區(qū)設(shè)備數(shù)量成倍增加，輥道數(shù)量急劇增多，各列輥道之間運(yùn)輸鋼管的距離越來(lái)越遠(yuǎn)，焊管精整區(qū)各個(gè)崗位對(duì)運(yùn)管車的需求也相應(yīng)增多。運(yùn)管車性能的穩(wěn)定可靠直接影響生產(chǎn)線工藝流程的通暢、精整區(qū)焊管質(zhì)量檢驗(yàn)速度的快慢以及產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)效率的高低。

先前使用的拖鏈運(yùn)管車結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但是作業(yè)距離長(zhǎng)，其通訊方式采用主從PROFIBUS有線通信，自身有獨(dú)立的油泵和閥站，優(yōu)點(diǎn)在于油管不用走拖鏈，減輕了拖鏈的工作壓力，但存在的關(guān)鍵問題是主電源電纜和通信電纜在運(yùn)管車行走時(shí)頻繁曲折，壽命減少[1]。而且，拖鏈因?yàn)樽鳂I(yè)距離長(zhǎng)會(huì)塌腰，如果未及時(shí)發(fā)現(xiàn)就會(huì)損傷甚至拽斷主電源電纜和通信電纜，使日常維護(hù)工作量和維修成本增大。

1　新型無(wú)線運(yùn)管車的設(shè)計(jì)

1.1　新型無(wú)線運(yùn)管車的組成

新型無(wú)線運(yùn)管車如圖1所示，主要由機(jī)械部分、液壓部分和電氣部分組成。其機(jī)械部分包括金屬導(dǎo)軌、車輪、橫梁和運(yùn)管車電機(jī)等；液壓部分主要包括油箱、閥站、油管、油泵電機(jī)和液壓缸托臂；電氣部分包括電控柜、電源滑線、無(wú)線發(fā)送接收設(shè)備和漏波電纜等。

圖1　新型運(yùn)管車照片

新型無(wú)線運(yùn)管車與先前使用的拖鏈運(yùn)管車相比，機(jī)械和液壓部分結(jié)構(gòu)基本相同，不同的是電氣部分。電氣部分的主要區(qū)別見表1。

表1　新型無(wú)線運(yùn)管車與拖鏈運(yùn)管車電氣部分的區(qū)別

1.2　新型無(wú)線運(yùn)管車的設(shè)備選型

1.2.1主電源滑線和滑線夾成套設(shè)備

對(duì)于主電源滑線和滑線夾成套設(shè)備，不但要保證滑線和滑線夾在新型運(yùn)管車頻繁行走時(shí)接觸良好，主電源不缺相，也不會(huì)發(fā)生三相相間短路，同時(shí)要保證滑線和滑線夾使用壽命長(zhǎng)，后期維護(hù)工作量小。因此采用M型單極組合式滑線（型號(hào)為SC831098/150）以及配套輔材。與天車相比，結(jié)構(gòu)稍有差異，在運(yùn)管車大車上增加一集電器小車，這樣就能有效避免小車長(zhǎng)時(shí)間來(lái)回滑動(dòng)時(shí)連接碳刷脫落的現(xiàn)象發(fā)生，連接方式如圖2所示。

圖2　無(wú)線運(yùn)管車主電源滑線和滑線夾成套設(shè)備連接方式

1.2.2無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

運(yùn)管車無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型見表2。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用PROFINET工業(yè)無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù)。工業(yè)無(wú)線局域網(wǎng)（IWLAN）是IEEE802.1標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，尤其適合在實(shí)時(shí)與冗余性方面具有苛刻要求的工業(yè)環(huán)境中使用。西門子提供的SCALANCE W產(chǎn)品集可靠性、堅(jiān)固性和安全性于一身，適合工業(yè)環(huán)境中的自動(dòng)化客戶使用。本設(shè)備選擇發(fā)射接收模塊SCALANCE W788/W744，同時(shí)選擇Rcoax漏波電纜是因?yàn)樗诶硐氲臒o(wú)線區(qū)域沒有接觸，徹底擺脫了拖鏈給運(yùn)管車帶來(lái)的各種隱患，并且易于安裝，堅(jiān)固耐用，可提供可控的無(wú)線區(qū)域。

表2　無(wú)線運(yùn)管車無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型表

其次，無(wú)線運(yùn)管車控制輸入、輸出數(shù)量不多，控制油泵啟停、運(yùn)管車行走、托管升降等，應(yīng)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(gè)CP243-1模塊，分配一個(gè)IP地址，利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)就可以和整個(gè)區(qū)CPU300聯(lián)系起來(lái)。無(wú)線設(shè)備采用SCALANCE W744，把每個(gè)運(yùn)管車作為一個(gè)客戶端，一端連接CP243-1，另一端連接定向天線；整個(gè)區(qū)CPU300利用工業(yè)交換機(jī)SCALANCE X108PRO，一端連接CP343-1，另一端連接無(wú)線發(fā)射端SCALANCE W788，而無(wú)線發(fā)射端直接連接漏波電纜。這樣S7-300的數(shù)據(jù)可以由無(wú)線發(fā)射端通過漏波電纜進(jìn)入運(yùn)管車客戶端與S7-200數(shù)據(jù)進(jìn)行交互。

2　新型無(wú)線運(yùn)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(guān)鍵，它不單是給自己配置一個(gè)與整個(gè)區(qū)輥道CPU同網(wǎng)段的IP地址，還必須設(shè)置好從服務(wù)器（S7-300CPU）讀寫的數(shù)據(jù)傳輸起始點(diǎn)。以某區(qū)的某個(gè)運(yùn)管車為例，對(duì)S7-200的以太配置做進(jìn)一步說(shuō)明，具體操作界面如圖3所示。

先給某個(gè)運(yùn)管車配置一個(gè)與服務(wù)器同網(wǎng)段的IP地址（圖3（a）），再依據(jù)運(yùn)管車連接方式將服務(wù)器IP地址設(shè)置好（圖3（b））。在遠(yuǎn)程服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)時(shí)，要設(shè)置好數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在服務(wù)器的位置和對(duì)應(yīng)本地PLC的位置（圖3（c））。同樣，在遠(yuǎn)程服務(wù)器寫入數(shù)據(jù)時(shí)，要設(shè)置好數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在服務(wù)器的位置和對(duì)應(yīng)本地PLC的位置（圖3（d））。在這里只采用從遠(yuǎn)程服務(wù)器讀取對(duì)應(yīng)關(guān)系的數(shù)據(jù)。

圖3　無(wú)線運(yùn)管車S7-200的以太配置

2.2　PRO客戶端和發(fā)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(wǎng)線PC和PRO客戶端W744（發(fā)射端SCALANCE W788）連接，分別對(duì)PRO客戶端W744和發(fā)射端SCALANCE W788進(jìn)行IP地址分配，同樣在一個(gè)網(wǎng)段上，分配好后執(zhí)行下載。PRO客戶端和發(fā)射端SCALANCE IP分配操作界面如圖4所示。

2.3　S7-200與S7-300 PLC數(shù)據(jù)傳輸

以油泵啟動(dòng)為例，圖5為PLC-300編寫與PLC-200數(shù)據(jù)傳輸程序，S7-300里面定義的油泵啟動(dòng)輸入點(diǎn)I56.0，通過圖3（c）和圖5的對(duì)應(yīng)關(guān)系，與運(yùn)管車S7-200相對(duì)應(yīng)的是V0.1。圖6為無(wú)線運(yùn)管車油泵啟動(dòng)在PLC-200中的程序。

圖4　PRO客戶端和發(fā)射端SCALANCE IP分配

圖5　PLC-300編寫與PLC-200數(shù)據(jù)傳輸程序

圖6　運(yùn)管車油泵啟動(dòng)在PLC-200中的程序

3　新型無(wú)線運(yùn)管車的優(yōu)點(diǎn)

新型無(wú)線運(yùn)管車靈活應(yīng)用了PROFINET無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，將拖鏈運(yùn)管車存在的隱患徹底消除，它應(yīng)用了滑線和滑線夾成套設(shè)備將拖鏈運(yùn)管車主電源電纜來(lái)回曲折所帶來(lái)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(hù)量。

同時(shí)，它將S7-200和S7-300利用Ethernet網(wǎng)絡(luò)完全聯(lián)系成一個(gè)網(wǎng)構(gòu)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)讀寫無(wú)障礙傳輸，給鋼管生產(chǎn)工藝的進(jìn)一步完善和設(shè)備維護(hù)、改造甚至設(shè)計(jì)提供了極大的便捷性和足夠的空間。

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

4　結(jié)語(yǔ)

無(wú)線運(yùn)管車在生產(chǎn)線使用至今已經(jīng)兩年半的時(shí)間，與拖鏈運(yùn)管車相比，設(shè)備故障發(fā)生率低，性能穩(wěn)定可靠，使用效果良好。

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