控制技术在钢管自动化生产中的应用
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【摘 要】钢管自动化控制系统在钢管生产中的有效应用极大地提升了钢管的生产效率和生产质量，减少了人力资源的投入，降低了钢管的生产成本，对于钢铁行业的发展具有至关重要的作用。论文主要针对控制技术在钢管自动化生产中的实际应用进行探究，指出控制技术在钢管自动化生产中应用的效果和作用，希望为钢铁行业的运行提供一定的参考。
【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.
【关键词】控制技术;钢管;自动化生产;应用
【Keywords】control technology; steel pipe; automatic production; application
【中图分类号】TF345;TP278 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2020）02-0163-02
1 引言
随着科学技术的不断发展，自动化技术在工业行业中的应用越来越广泛和深化，极大地提升了工业的生产效率和生产产量。将自动化技术引入钢管生产过程中，构建钢管自动化生产线，能够有效解决人力生产存在的问题，提高生产安全性和可靠性，使得钢管在质量和数量上都能获得很大的提升。因此，需要不断加强对钢管自动化生产控制技术的研究，应用计算机信息化技术进一步提高钢管的生产质量和生产效率，使得钢铁行业能够在激烈的市场竞争中获得稳定持续的发展。
2 钢管自动化生产的基础控制功能
2.1 自动化控制系统的构成
钢管自动化生产流程的有效实现能够减少人力资源的投入，降低人力成本，提高钢管生产的安全性、可靠性。在钢管企业生产过程中，科学技术的不断发展尤其是计算机技术的迅猛进步，使得钢管企业管理系统与生产单元和生产工艺之间的联网联系需求也越来越高。从目前来看，钢管自动化生产过程中通常应用两级计算机控制方法实现控制功能，在互联网中同时也会并入主机加工的控制设备对整体自动化流程进行控制与完善，实现生产线的远程控制和自动化生产，减少人力施工。从实际情况来看，钢管自动化生产过程中所需要的设备比较多，空间比较大，因此，在进行钢管自动化设计与生产的过程中，还需要在特定的控制范围之内设置独立的PLC系统。在不同的控制范围，各个PLC也分别控制不同的动作和设备[1]。
2.2 PLC的控制功能
PLC的控制功能包括手动、系统自动以及自动三种功能。手动仅仅用于试车检修的过程中，系统自动属于正常的工作方式，自动运送钢管和自动加工钢管。主机自动指的是将钢管手动运送到加工位置，主机自动工作一个周期。中央控制系统的指令传递到PLC当中，PLC对指令进行分析和研究，然后将所需要加工的钢管等参数传送到操作系统中。操作系统对参数的功能进行详尽分析，并对加工工序和加工内容进行调整与远程控制，满足钢管自动化生产的控制需求，提高自动化生产的效率和调整的精确度。PLC的主机工作站也可以将钢管自動化生产线的实际工作状态有效传输到主机当中，自动控制直流与变频电机的转速，并自动调整主机架的高度，更好地实现钢管的有序加工，减少生产事故的发生。
控制系统还可以对运输设备和运送辊道的动作进行分步控制，实现钢管自动进入输送和退出加工位置，保证高效连续自动的控制和生产。同时，控制系统也可以自动控制交流辅助传动装置对钢管检验的结果进行自动跟踪和记忆存储，自动排除不合格的钢管。在实际工作过程中，如果操作点上故障设备的指示灯闪亮，则说明该位置处可能发生故障，需要工作人员及时检修和处理。
3 控制技术在钢管自动化生产中的应用
3.1 系统设计
钢管自动化控制技术的设计是基于生产车间的实际要求进行的，包括液压技术、传感器、现场总线、组态监控技术以及电机拖动技术等相关技术的综合设计。设计中采用了现场应用层、管理层以及现场总线层三层网络结构，现场应用层应用相关网络设备实现对现场传感器数据的实时采集和处理，实现对现场用于电机拖动的变频器的控制，包括变频器的停止启动以及调速等，现场管理层采用以太网作为媒介实现对现场数据的整理、监控、指令下达以及趋势分析。现场总线层实现远程模块和设备的远程控制，包括数据共享以及各工区的控制中控室计算机可以与现场的工控机进行通信，能够实时对现场的生产状况进行反馈和调整。系统的监控设备为工控机，应用西门子的组态软件对生产线的流程图进行规划和设计，并通过工控机实现对各个运行设备和传感器的监控，具有自动报警和调整的功能。PLC是一种在工业环境下应用的数字系统，PLC包含了自动控制技术、计算机技术以及通讯技术，是面向用户和控制过程的自然语言编程，简单易懂，可靠性高，操作方便，安全性能好，适用于工业环境，在当前工业领域有着十分广泛的应用和重要的应用价值。PLC采用可编程的存储器，实现在内部存储的同时进行逻辑运算，并通过模拟式和数字式的输出和输入控制各种类型机械设备的生产过程，远程通讯模块采用prophibus现场总线网络技术实现系统的数据通信解决方案，能够实现从现场信号到控制柜的数据通信，保证控制器与IO设备之间的可靠通讯，数据传输效率很高[2]。 通过现场总线控制系统能够实现智能信号装置与过程调节装置的数据传输以及输入、输出模块与可编程逻辑控制器之间的数据传输，减少了布线和安装的成本，提高了数据传输的效率和产出质量。自动传输车间会有大量的IO设备分布，所以，控制系统采用了远程IO模块通过现场总线与主控制站进行连接。现场传感器根据需要可以选择电磁式传感器，均采用非接触式的传感器，能够及时准确地将各种设备的运行状态反馈给PLC进行判断，从而能够实现数据的实时处理以及动作控制，在控制系统的运行过程中，操作工人可以给实时呼叫进行自动和手动的选择，各工位在自动状态下需要按照预先设计的工艺要求，由PLC完成各工位钢管的自动控制。在系统手动状态下，可以根据相关需求手动进行设备的调控。也可以手动控制传送线的运转。
3.2 软件设计
钢管自动化控制技术中的软件设计包括下位机软件设计以及上位机监控软件设计，工作人员需要结合实际生产的要求以及现场的生产状况，上位机与下位机之间的交流和数据传递可以通过组态软件来实现，并模拟钢管自动化生产线的实际生产状态，使得工作人员能够更好地监督和管理。上位机的监控软件与其他工作站通过光缆系统相连，可以进行及时的数据共享，绘制数据库趋势图，及时发现钢管生产线可能存在的故障和问题并发出对应的警报，方便工作人员进行处理和解决，保证钢管生产线能够正常稳定的运行，减少生产事故的出现概率。同时，上位机软件还具有报警记录的功能，将所有的报警现象均记录下来并存储到系统当中，方便后续的查询以及完善，在钢管自动化生产线实际运行的过程中。工控机可以通过对生产线进行分析获得整体的运行参数，并模拟可视化的实施界面，方便管理员整体感知系统的运行状况。用户也可以利用可视化的模拟界面了解生产线穿孔的整个过程，并在出现问题时及时通过急停按钮解决问题，保证生产的安全性。
下位机、PLC软件、控制装置等设备使用最新的过程监控系统，具有良好的灵活性和开放性，主要完成对生产现场传送线状态的判断和采集，并根据预定的控制策略对电机完成动作，实现生产。按照实际钢管产业生产线流程的要求和设计流程图，完成控制技术的应用以及相关控制设备的安装。在不需要人工控制的前提之下，实现钢管的自动化生产和可靠生产，减少安全事故的发生，提高生产效益和生产质量。
4 结语
综上所述，控制技术在钢管自动化生产中的有效应用能够实现对钢管生产的精准化和细节化控制，减少生产事故的发生，提高钢管生产产量和生产质量。在进行钢管自动化控制系统的设计与安装的过程中，需要从硬件编程和软件编程两个方面进行分析，应用总线网络结构保证系统控制的功能性和科学性，提高系统控制的精度和控制的效率，使得控制技术在钢管自动化生產中的应用更加简便和可靠，运行也更加稳定，实现钢铁工业的自动化和智能化生产。
【参考文献】
【1】轩子路.电气自动化控制系统中人工智能技术的应用研究[J].山东工业技术，2018（7）：182.
【2】袁国，康健，李振垒，等.热轧无缝钢管在线热处理工艺组织性能调控研发技术进展[J].钢管，2018，47（1）：30-34.
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