發(fā)布時(shí)間：2017-11-21 02:19

  本文關(guān)鍵詞：自動(dòng)噴碼機(jī)在預(yù)精焊螺旋縫焊管生產(chǎn)線的應(yīng)用

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【摘要】：隨著石油天然氣資源的開發(fā)和發(fā)展,管道建設(shè)對(duì)焊管質(zhì)量管理的要求越來越高。隨著市場(chǎng)發(fā)展的需要,無論是國內(nèi)重大管線建設(shè)要求,還是國外市場(chǎng)客戶的要求,焊管信息化建設(shè)是發(fā)展趨勢(shì)。自動(dòng)噴碼機(jī)是焊管信息化管理的基礎(chǔ)性設(shè)備,在預(yù)精焊螺旋焊管生產(chǎn)線上開發(fā)應(yīng)用一套自動(dòng)噴碼可以解決人工標(biāo)識(shí)方式導(dǎo)致管號(hào)字跡不清楚、書寫不規(guī)范、鋼管信息的真實(shí)準(zhǔn)確性不能保證等問題。本文以山東勝利鋼管有限公司預(yù)精焊螺旋焊管生產(chǎn)線為應(yīng)用背景,設(shè)計(jì)和開發(fā)了一套全新的自動(dòng)噴碼機(jī),并實(shí)現(xiàn)了成功應(yīng)用。該系統(tǒng)工作效率高,可靠性好,字跡清晰統(tǒng)一,能有效避免管號(hào)識(shí)別錯(cuò)誤；自動(dòng)噴碼機(jī)與預(yù)精焊MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通信,可以建立一套管號(hào)跟蹤系統(tǒng),更好的實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量控制管理。根據(jù)預(yù)精焊螺旋焊管生產(chǎn)線工藝特點(diǎn)和需求,確定自動(dòng)噴碼機(jī)的性能指標(biāo)和主要功能,設(shè)計(jì)了自動(dòng)噴碼機(jī)整體布局和結(jié)構(gòu)。確定布局方案后,對(duì)噴碼系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì),確定在鋼管沿輥道直線前進(jìn)過程中,采用三個(gè)噴頭同時(shí)在鋼管頭部和尾部進(jìn)行噴印,保證有一個(gè)管號(hào)在后續(xù)生產(chǎn)檢驗(yàn)工序中能夠被清晰識(shí)別。另外根據(jù)功能要求,將整個(gè)系統(tǒng)分為上位機(jī)、下位機(jī)、執(zhí)行單元三個(gè)部分。上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,協(xié)調(diào)PLC和集成式噴印控制器工作,同時(shí)與MES系統(tǒng)通訊,使噴碼系統(tǒng)作為MES系統(tǒng)的一部分。下位機(jī)采集數(shù)據(jù)信息,發(fā)出指令讓執(zhí)行單元工作,并保持與上位機(jī)的通訊。執(zhí)行單元負(fù)責(zé)完成噴印實(shí)際工作等。確定了噴碼方式,選用16點(diǎn)陣的電磁閥式自動(dòng)噴頭,即噴頭由16個(gè)噴嘴組成,每個(gè)噴嘴都由電磁閥來控制,電磁閥由脈沖信號(hào)控制,噴出的點(diǎn)在鋼管表面形成文字。這種方式滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)需要,工作可靠、使用經(jīng)濟(jì)、維護(hù)方便。對(duì)噴印系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)方面,為了滿足噴印鋼管直徑范圍Φ610～Φ1626mm,同時(shí)保證噴嘴與鋼管的最佳間隙20～35mm,三個(gè)噴頭采用斜面滑軌、絲杠絲母的機(jī)械機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)設(shè)計(jì)噴頭防護(hù)罩和噴頭旋轉(zhuǎn)裝置,防止噴頭被鋼管撞壞。設(shè)計(jì)測(cè)速輪,測(cè)量鋼管的運(yùn)行速度,從而確定噴碼速度,使字體清晰美觀。設(shè)計(jì)鋼管頭部尾部檢測(cè)機(jī)構(gòu),為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提供必要的信號(hào)。采用SolidWorks軟件進(jìn)行了3D設(shè)計(jì),提高了設(shè)計(jì)效率。在噴碼系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)方面,采用上位機(jī)、PLC和集成式噴印控制器三者相結(jié)合,利用西門子高速計(jì)數(shù)模塊FM350與編碼器的組合,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。對(duì)上位機(jī)與集成式噴印控制器的接口設(shè)計(jì)采用RS232C串行通訊接口,上位機(jī)與MES系統(tǒng)接口通信采用TCP/IP協(xié)議,上位機(jī)與PLC之間采用PROFIBUS-DP協(xié)議通信,從現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)來看,通訊正常,電氣系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠。為了滿足客戶的需求,本噴碼系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括PLC程序設(shè)計(jì)和上位機(jī)監(jiān)控程序設(shè)計(jì),以保證程序運(yùn)行穩(wěn)定、可靠,同時(shí)軟件具有界面清晰、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。PLC程序的設(shè)計(jì)根據(jù)工作流程,將工作流程分為檢修、手動(dòng)、自動(dòng)三種不同的控制模式,采用模塊化設(shè)計(jì),提高編程效率,使系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)更加簡(jiǎn)單。采用編碼器脈沖控制噴頭電磁閥脈沖實(shí)現(xiàn)噴印速度的控制,噴印效果清晰美觀。對(duì)監(jiān)控軟件提出了設(shè)計(jì)要求以及功能構(gòu)成,并設(shè)計(jì)了主監(jiān)控界面。最終對(duì)本文研究的噴碼系統(tǒng)在山東勝利鋼管有限公司預(yù)精焊螺旋焊管生產(chǎn)線上進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用,效果良好。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE973;TG43

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本文編號(hào)：1209349