钢管生产线自动控制传输系统设计研究

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摘 要：随着国内外钢管制造产业的发展需求，自动控制理念同生产线的有机结合已经成为业内公认的发展趋势。基于多年关于生产线自动控制的实践经验，针对某钢管企业生产线自动控制传输系统设计进行初探，并就设计系统存在的干扰问题进行分析及提出针对性措施。

关键词：钢管生产线 自动控制 传输系统

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）001-057-02

1前言

随着全球经济一体化的不断深入，世界对中国的经济发展也提出了更高的要求。作为一个制造业大国，如何开发、采用先进制造工艺，引进先进生产线，从而提高生产效率、保障产品质量、提高竞争力，是每一个制造企业亟需寻求与解决的问题。对于国内钢管制造产业而言，经笔者不完全调查，其制造生产线传输系统中实现自动化的还不到1%，这严重影响了国内钢管制造业的发展。鉴于此，本文根据目前电气技术发展水平，引入先进的自动控制理念，力求将传统钢管生产线与其传输系统自动化进行有机结合，以期对国内钢管制造产业具有一定借鉴作用。

2钢管生产线传输系统实现自动控制的意义

实践证明，钢管生产线传输系统实现自动控制对于钢管制造产业而言具有飞跃式促进作用，具体表现在以下方面：

（1）节约人工成本。传输系统的自动控制使得众多的操作人员从繁琐的工作中解脱出来。传统传输系统的岗位安排了30个岗位，在实现自动化以后，只需要10个岗位，这就极大的节约了生产劳动力。

（2）优化生产工艺流程。采用自动控制手段，使得传统运输系统流程得到整合，缩短了传输周期，大大提高了生产效率。

（3）更加安全可靠。自动控制传输系统排除了人为的操作失误因素，在很大程度上保障了生产线及生产工人的安全。

3钢管生产线自动控制传输系统设计

3.1钢管生产线传输系统自动控制方案设计

该钢管生产线自动控制传输系统使用西门子SIMATIC S7-300/400PLC为核心，PROFIBUS-DP现场总线作为通讯网络，结合ET200M、ET200S、winCC，以SIMATIC S7-300/400PLC编程组态工具STEP7集成统一构架平台。利用传感器、编码器、变频器等元件，实现钢管生产线自动控制传输系统。其系统组流程如图1。

3.2软件设计

软件设计需要实现的基本功能有：过程监控、故障信息、完成传输动作等。其中，过程监控指对钢管输送动作及过程进行监控，包括变频器故障、辊道运转、横移运管车、变频器故障、旋转辊、液压站、小车变频器故障等；故障信息指PLC系统HMI上对于运输过程中得故障实施即时显示功能；完成传输动作指系统软件运行必须是安全、可靠的，并且具备抗干扰性。软件主程序流程图如图2。

其中，使用STEP7 V5.4进行PLC编程，STEP7编程软件用于SIMATCS7和基于PC的WinAC。

4钢管生产线自动控制传输系统抗干扰研究

在本系统设计中，由于自动控制传输系统集硬件、软件、弱电、强电、电力、电子、机械等于一体，且运作环境一般处于干扰源存在的车间，会因电磁影响收到干扰影响，所以有必要对其抗干扰措施进行探讨。

4.1 硬件抗干扰措施

系统硬件方面可以从抑制、隔离、消除等途径进行抗干扰处理。

（1）抑制途径。如选用滤波器、选用抗干扰净化电力稳压器、采用浪涌保护器或电阻、电容、电感等组成的滤波电路等操作。（2）隔离途径。如对干扰源以金属柜、箱、板封闭隔离；将PLC的I/O线和大功率线分开走线等。（3）消除途径。消除干扰的最佳方法是接地，如把电源线、屏蔽层等进行接地处理。

4.2软件抗干扰措施

（1）定时监控。在自动控制系统的关键部位，使用定时监控装置来监视软件的运行。（2）冗余处理。在系统数据传输过程中，通过加入冗余位，来增加软件检错功能。指令复执技术就是冗余处理的一种，其检错功能可以对传输系统运行中进行监测，发现干扰错误后，会立即回滚操作清除错误指令，并使程序重新运行。（3）数据输入/输出。对数据输入/输出进行滤波处理，剔除干扰信号，来实现“去伪存真”的效果。

通过以上硬件和软件抗干扰措施的综合运用，系统保证了正常工作运行的可靠性。

5结束语

本文进行了钢管生产线自动控制传输系统设计与相关研究。基于西门子SIMATIC S7-300/400PLC、PROFIBUS-DP现场总线、结合ET200M、ET200S、winCC，以及SIMATIC S7-300/400PLC编程组态工具STEP7集成统一构架平台，实现了钢管生产线自动控制传输系统，并利用SIMATCS7、WinAC进行控制软件的编程。其实现了工作流程与工作方式的自动化，极大的解放了劳动力，并且满足钢管生产中得各项要求。

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