图尔克亚联钢管项目

项目背景：

　　近年来，随着全球对能源需求的不断扩大，特别是中国及亚洲石油天然气资源开发的步伐加快，油气管线对优质、新型焊管需求日益提升。扬州亚联钢管有限公司投资的JCOE大口径直缝双面埋弧焊管生产线，是目前中国自动化水平最高，在国际同行业中居于领先地位的一条生产线。可满足国内外重点输油、输气管线工程对大口径、大壁厚直缝埋弧焊接钢管的需求。相关资料显示，采用JCOE直缝埋弧焊成型工艺生产的产品在国际上具备高端竞争力，发达国家业已成熟应用，但在中国正处于加快发展阶段，目前国内仅少数企业具备生产能力。据透露，该产品在开工建设和设备安装阶段，中东、北美等众多大型油气项目就纷纷与亚联达成了合作意向。该生产线批量生产后，年产能可达20万吨。3年后年产值可达30亿元。

效益分析：

　　图尔克公司负责整条生产线的自动化控制系统和MES管理系统。项目建成后将为生产厂家节约大量人力成本，实现部分工段的无人值守。另外MES管理系统将为整个生产线的生产管理提供优质的管理服务。使整个生产过程清晰透明，产品信息简单易查。

项目目标与原则：

　　对于亚联钢管这个项目，公司给予了高度的重视，委派专人担任这个项目的项目经理。并协调各个职能部门，通力合作，力求把亚联项目做成行业精品。成功打造一条钢管自动化生产线。

工艺简介：

　　JCOE大口径直缝埋弧焊，是将一定厚度的钢板经过一些列工艺，钢板探伤—铣边—预弯—成型—预焊—内焊—外焊—超声波管探—一次X光检测—扩经—内外磨—水压—二次超声波探伤—管端拍片—二次X光检测—较直—整圆—倒棱—称重测长等一些列工艺制成。

项目规划实施与应用：

1、 项目设计阶段：熟悉生产工艺，根据工艺确立设计思想，确定控制对象，明确现场电机数量，种类，功率大小，绘制原理图。精度要求比较高的地方，如扩径机入口辊道等，均采用变频器控制设计，另外小车行走电机也采用变频器控制，保证了控制精度。

2、 元器件选型。电器元件选型均采用进口品牌，如，PLC和变频器都选用西门子品牌，低压元器件如，空开、断路器、接触器采用施奈德品牌等。这些国际大品牌具有使用寿命长、易于维护、操作简单等特点。做到了从源头保证工程质量。

3、 元器件采购。

4、 制作盘柜，编写程序。

5、 现场安装、调试。

特点：

1、整个控制系统分为4个大区，分别设计一套S7-400PLC，使整个系统简约化。

2、低压柜到辊道电机中间设置辊道开关箱，内装施奈德GV2开关。此设计节省了低压柜内的空间，使控制层次化分明，同时减少了电机线缆的长度。从而节约成本。

3、整个控制检测系统采用大量多种型号图尔克传感器，图尔克传感器具有精度高、安装接线简单、结实耐用等特点。保证了整个控制系统的精确性和稳定性。

4、采用操作台控制的方案，设计40台操作台，分布于把整个生产车间，每个操作台控制1~2台小车和就近的辊道，及旋转辊等设备。此设计避免了小型操作箱过于分散的缺点，使控制更加集中方便，减少了操作人员。

5、小车自动实现卸料、倒料、供料，其中供料请求优先级最高，卸料次之，倒料优先级最低。

6、钢管测长是整个工程的一大亮点，也是一个难点。是实现整个系统自动化运行的基础。经过设计人员的多次反复试验，最终开发出一套简单实用的钢管测长系统。不仅大大提高了钢管测长的精度，而且节约了成本。

例如G01-05 G06-10辊道

　　该段辊道负责将2#-4小车送来的钢管送入SX3,4升降旋转辊并准确对中。

　　该断辊道放置3个有料传感器，2个测长传感器(TS600-M3)。 有料传感器位置：G03，G05\06中间，G08。测长传感器位置：G03,G08。辊道G06-G10为变频控制，行进速度可预先设定。升降旋转辊为手动操作。G10辊道终点处安装超极限保护开关，防止管坯超限输送。

钢管测长原理：

——L=2(b-a) 其中：

　　L=钢管总长度L

　　a=1#传感器距离G02 G03辊道中心线(钢管对中后的中央位置)距离

　　b=钢管沿G01—>G10方向移动时测长传感器测量得到的移动距离

钢管定位原理：

　　钢管移动到G08  2#测长传感器检测到有料后辊道变频器降低行进速度并开始记量前进的距离，当长度为0.5L + a时停止辊道。

　　a=2#传感器距离G08 G09辊道中心线(钢管对中后的中央位置)距离 L=钢管长

MES系统：

　　为了解决生产过程中的信息孤岛，通过建立在计划层和现场自动化系统之间的MES执行系统，主要负责车间生产管理和调度执行。通过MES系统可以在统一网络平台上集成生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能，使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。系统通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，协助企业建立一体化和实时化的 ERP/MES/SFC信息体系。

系统功能框架

　　MES系统构建在ERP系统和基础自动化系统之间，用于生产计划的实施、生产过程的跟踪、生产过程中工艺参数的匹配等功能。

目前MES系统仅限于上图中蓝色区域中生产过程管理部份，功能包含如下几个部分：

1) 基础生产过程数据采集（SCADA）

2) 物料识别跟踪（条码打印、条码识别）

3) 生产工艺过程控制及数据采集（工艺过程数据采集、工艺参数匹配）

4) 生产过程跟踪（生产计划、生产效率执行统计跟踪）

5) 外部系统接口（合同、原料、成品、自动化设备）

MES系统包含如下几个功能模块：

a) 生产计划接口：同ERP系统中的生产计划子系统相关联，能够导入生产计划并转换后应用于生产过程。

b) 原料系统接口：可导入原料信息，用于匹配生产