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摘要
介绍了自动钢管表面涂油机的构造和生产工艺流程，P LC控制系统的工作原理和硬件构成以及变频器的电器控制 ，P LC控制系统硬件构成及软件的编程．该系统具有操作调整方便自动运行可靠钢管表面涂层均匀，可靠性高等优点．
【中文關键词】 钢管表面涂油机，P LC控制， 工艺流程。
【英文摘要】 Introduced the fully automatic steel tube coated with the oil machine PLC structure and production process control system hardware structure and software programming. The system has a high degree of automation, operation results are accurate, simple operation and high reliability.
【英文关键词】 Chinese steel pipe coated with the oil machine, PLC control, process.
1、涂油的硬件构成
1.1机械部分
1.1.1机械部分包括上料台架[摆钢管的架子]，进料辊道[送钢管进涂油箱的辊道，进料辊道是线接触，主要是为了减少钢管及辊道的磨损]，涂油箱[它是一个密封的箱子钢管在里面涂油]，油箱[盛涂油所用的油料]，油管，气管[是输送油和气的管子]，阀门开关[开，关油管和气管]，出料辊道[把钢管从涂油箱输涂油机的硬件构成送出来的辊道]，纵相冷床[摆放钢管并起晾干的作用]，横移链[把钢管输送到V型槽里，它也是线接触主要是为了减少钢管的磨损]，V型槽[放涂油完毕的钢管的地方]，上料气缸，下料气缸，油环[油环是喷油的喷嘴]，气环[气环是吹气的嘴子吹干钢管表面的涂层]，操作台
1.2电气部分
1.2.1电器部分主要包括三台变频器分别控制的进出管辊道电机及一台由接触器控制的冷床电机。 一个24伏开关电源， 西门子s7200 P LC及扩展模块，24伏小继电器，220伏接触器，220伏指示灯，时间继电器，热继电器，电位器，3040C接近开关，各种型号开关，24伏蜂鸣器220伏气阀线圈。电机分别为7。5千瓦，3千瓦，1。5千瓦，1。1千瓦，3。7千瓦。其中7。5千瓦是进料电机，1。5千瓦是油泵电机，3。7千瓦是出料电机。1。1千瓦为横移冷床电机。四台交流电机分别为3千瓦，1。5千瓦，1。5千瓦，1。5千瓦，3千瓦是翻管电机，24伏开关电源是供s7200 P LC，各种型号控制开关，24伏小继电器，接近开关的电源，三台变频器是森兰牌变频器它优点是国产的变频器价格便宜，设置方便，故障低，使用方便。西门子s7200 P LC是西门子公司在s5系列P LC基础上近年推出的新产品，其性能价格比较高，由于涂油设备使用的输入输出点要求较多，并考虑经济性的要求用了ST214-IBD22-0XA0 CPU并增加6EST223-IPL22-0XAO扩展模块。C PU模块由芯片和存储器组成。C PU是 P LC的核心部件，整个P LC的工作过程的是在C PU的统一指挥和协调下进行的C PU的主要任务是[1]接收从编程软件或编程器输入的用户程序和数据，并存储在存储器中，[2]用扫描方式接收外部现场信号和数据，并存入相应的输入映像
寄存器或数据存器或。[3]监控电源，P LC 电路工作状态和用户程序中的语法错误。[4]在P LC的运行状态下，执行用户程序，完成用户程序规定的操作。[5]按照程序运行结果，更新相应的标志位和输出映像寄存器，通过输出部件实现输出控制和数据通信等功能。P LC的存储器有两种。一种是存放系统程序的存储器，另一种是存放用户程序的存储器。这台涂油机的自动化控制主要是靠s7200 P LC的应用，P LC主要应用于开关逻辑控制，运动控制，闭环过程控制，数据处理和通信连网。24伏小继电器主要是以小带大，因为感性负载启动电流大为了防止电流大损害输出模块的输出点所以加装24伏小继电器，220伏接触器是交流电动机启动用，220伏指示灯用于上料，前辊道进，前辊道退，翻管，故障，指示用。24伏指示灯用于喷气，
出管，横移，干燥，自动，指示用。时间继电器主要用于自动上料用，热继电器主要用于各种电机的保护，电位器用于调整变频电机的速度，3040C接近开关用于P LC外部检测信号，各种型号开关用于各种运行指令，24伏蜂鸣器用于故障报警，220伏气阀线圈用于上料气阀和喷气气阀使用。
2、涂油的工艺流程
钢管放入上料台架上后，先要按照钢管的外经规格，选好涂油环和喷气环的规格，并调整好位置。为避免钢管涂油后出现挂流现象，应检查喷气环的吹气是否集中，气压是否在0。4Mpa左右。同时经过超声探伤检验的钢管还应在上料台架上凉干或用风扇吹干。
上料台架上钢管，可采用手动或自动方式，通过上料翻管装置翻入进管辊道，由进管辊道输送进入涂油箱，钢管表面的涂油和油的均匀和吹干均在涂油箱内完成。为了减少压缩空气的浪费，吹干电磁阀由接近开关XW5检测，开启和断开由操作台上的时间继电器控制。这种控制方式，方便地满足涂油时不同辊道速度的要求，方便操作人员的现场调整。由于油的粘度等多种因素的影响，表面经过吹气的钢管油层不能到达既干的效果，所以钢管由涂油箱出来后进入出管辊道。为减少表面油层的刮伤，出管辊道采用V型的托料方式，出料输送到位后，由出料翻管装置将钢管翻入横移冷床上，在冷床上继续凉干，待到达需要的干燥要求后，则横移入受料台进行打包等下一道工序，其工作流程如下：
表面吹干
上料-----------涂油-----表面均匀吹干-----出料-----凉干------打包----入库
3、涂油的自动控制 （参见涂油喷标电气原理图 ）
3．1 上料的手动自动控制
上料部分的自动控制我在这阐述一下，首先将手自动转换开关SA1转换到自动位置，按自动上料按钮SB1，则开始由PLC控制按自动方式上料，24V中间继电器1KA得电其辅组触点的常开点闭合上料气阀线圈YV1，YVI得电同时上料指示灯HL3亮，气阀工作推动钢管翻钢装置将钢管翻入辊道，钢管翻入辊道后上料检测接近开关XW1检测到钢管后1KA失电翻钢装置失电复位，若YV1得电后翻钢装置动作但没有将钢管翻入辊道时，由于XW1此时不能检测到钢管，则由程序控制延时1KA失电复位，并再次翻钢动作，直到钢管翻入进管辊道，将SB3打到前辊进中间继电器2KA得电2KA辅组触点的常开点闭合，变频器功能端子X1与GND由2KA辅组触点的常开点闭合提供正转运行功能，变频器工作辊道电机旋转同时前辊进指示灯HL3亮，辊道电机的快慢通过电位器给变频器的给定实现调速，由于分厂钢管的品种规格种类较多，钢管长度不一，而且考虑出管的安全要求，后一根钢管之间的距离要注意，出管翻管时，翻管拐臂动作时不能碰触到后一根钢管，以免打伤钢管或损坏设备。考虑到规格不一，并方便操作人员的调整，钢管的延时时间由KT1控制。其工作方式是由操作人员依旧钢管的长度不同，调整KT1的延时时间，待前一根钢管尾部离开XW1后，由XW1提供下降沿信号，KT1则开始延时工作，达到设定的延时时间后，1KA重新得电，再次循环翻管。上料采用手动模式时，则只要按SB2按钮1KA就可得电工作，钢管的距离由人工操作。
2 涂油凉干 的自动控制
钢管进入涂油设备开始涂油，按按钮SB4，24V中间繼电器4KA得电4KA常开点闭合，变频器功能端子X1与GND通过4KA辅组触点的常开点闭合给变频器提供正转信号后，变频器工作涂油电机旋转，涂油电机的速度及涂油压力和流量大小由电位器调节变频器的给定实现电机转速的快慢，当涂油箱前面的接近开关XW5。检测到钢管后，由其上升沿信号控制KT3工作，延时到设定时间后5KA失电，吹气电磁阀得电开始吹气设置延时时间继电器KT2和KT3 主要考虑为满足涂油速度不同时的需求。当辊道速度加快时，延时时间缩短，反之则加长延时时间。KT2延时时间的钢管头部快进入到吹气环时，KT3延时时间的钢管尾部刚离开吹气环位置时关断工作，以减少压风的浪费。
3 自动下料控制
按按钮SB6，24V中间继电器6KA得电6KA常开点闭合频器功能端子X1以GND通过6KA辅组触点的常开点闭合变频器工作出料辊道电机旋转，出料辊道电机的快慢通过电位器给变频器的给定实现调速，自动下料先开自动开关SB1待钢管进入到出管尾部后，由翻板给尾部接近开关XW3信号后24V中间继电器7KA得电7KA常开点闭合给交流接触器KM1线圈220V电源，KM1主触头闭合翻管电机工作，其条件是横移链已经运行，让出了一根放钢管的空位
4 横移冷床自动控制
在SA1处于自动位置，同时SB8处于短开位置时，移链冷床既处于自动运行壮态其工作原理是，当SA1转换到自动位置时，中间继电器8KA得电8KA常开点闭合，8KA常开点闭合给交流接触器KM2线圈220V电源横移链电机工作钢管走过一根钢管空位后则停止运行，这个停止信号是靠横移链上的链轮给固定在横移链机架上的一个接近开关XW4 信号，由XW4检测齿轮转动信号给PLC记数，当记数器记数达三个脉冲信号的记数值后链条齿轮转了三个齿，便空出了一根放钢管的空位，24V中间继电器8KA失电8KA常开点重新变为开点交流接触器KM2线圈失电横移链电机停止工作。此时冷床等待下一根钢管的翻入，在翻管电机开始运行的同时，由PLC时间继电器延时，在翻管机构将钢管翻入到冷床的同时8KA重新得电控制冷床电机运行待其运行完三个齿后，再次停止运行，又等待进入下一个循环。待一整吊钢管涂完油后全部在冷床上凉干完成后，则将SB8转换到闭合的位置，此时横移冷床则处于连续运行的壮态，将钢管横移至U型槽中，既完成钢管的涂油工作，钢管也既进入到下一工序过程中。
结束语
由于在涂油机应用P LC编程解决了设计、调试、运行的快速化、简单化、智能化和习惯性问题，P LC可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长，故障低，维修方便，线路干净，成本低，正逐渐取代传统的继电器控制系统，广泛的使用于工业制造。
参考文献
1朱伯生P LC编程理论。算法及技巧出版社：机械工业出版社
2李通设计程序；工业设计流程与方法 出版社：天津大学出版社
3孔凡才自动控制原理与系统出版社：机械工业出版社
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
介绍了自动钢管表面涂油机的构造和生产工艺流程，P LC控制系统的工作原理和硬件构成以及变频器的电器控制 ，P LC控制系统硬件构成及软件的编程．该系统具有操作调整方便自动运行可靠钢管表面涂层均匀，可靠性高等优点．
【中文關键词】 钢管表面涂油机，P LC控制， 工艺流程。
【英文摘要】 Introduced the fully automatic steel tube coated with the oil machine PLC structure and production process control system hardware structure and software programming. The system has a high degree of automation, operation results are accurate, simple operation and high reliability.
【英文关键词】 Chinese steel pipe coated with the oil machine, PLC control, process.
1、涂油的硬件构成
1.1机械部分
1.1.1机械部分包括上料台架[摆钢管的架子]，进料辊道[送钢管进涂油箱的辊道，进料辊道是线接触，主要是为了减少钢管及辊道的磨损]，涂油箱[它是一个密封的箱子钢管在里面涂油]，油箱[盛涂油所用的油料]，油管，气管[是输送油和气的管子]，阀门开关[开，关油管和气管]，出料辊道[把钢管从涂油箱输涂油机的硬件构成送出来的辊道]，纵相冷床[摆放钢管并起晾干的作用]，横移链[把钢管输送到V型槽里，它也是线接触主要是为了减少钢管的磨损]，V型槽[放涂油完毕的钢管的地方]，上料气缸，下料气缸，油环[油环是喷油的喷嘴]，气环[气环是吹气的嘴子吹干钢管表面的涂层]，操作台
1.2电气部分
1.2.1电器部分主要包括三台变频器分别控制的进出管辊道电机及一台由接触器控制的冷床电机。 一个24伏开关电源， 西门子s7200 P LC及扩展模块，24伏小继电器，220伏接触器，220伏指示灯，时间继电器，热继电器，电位器，3040C接近开关，各种型号开关，24伏蜂鸣器220伏气阀线圈。电机分别为7。5千瓦，3千瓦，1。5千瓦，1。1千瓦，3。7千瓦。其中7。5千瓦是进料电机，1。5千瓦是油泵电机，3。7千瓦是出料电机。1。1千瓦为横移冷床电机。四台交流电机分别为3千瓦，1。5千瓦，1。5千瓦，1。5千瓦，3千瓦是翻管电机，24伏开关电源是供s7200 P LC，各种型号控制开关，24伏小继电器，接近开关的电源，三台变频器是森兰牌变频器它优点是国产的变频器价格便宜，设置方便，故障低，使用方便。西门子s7200 P LC是西门子公司在s5系列P LC基础上近年推出的新产品，其性能价格比较高，由于涂油设备使用的输入输出点要求较多，并考虑经济性的要求用了ST214-IBD22-0XA0 CPU并增加6EST223-IPL22-0XAO扩展模块。C PU模块由芯片和存储器组成。C PU是 P LC的核心部件，整个P LC的工作过程的是在C PU的统一指挥和协调下进行的C PU的主要任务是[1]接收从编程软件或编程器输入的用户程序和数据，并存储在存储器中，[2]用扫描方式接收外部现场信号和数据，并存入相应的输入映像
寄存器或数据存器或。[3]监控电源，P LC 电路工作状态和用户程序中的语法错误。[4]在P LC的运行状态下，执行用户程序，完成用户程序规定的操作。[5]按照程序运行结果，更新相应的标志位和输出映像寄存器，通过输出部件实现输出控制和数据通信等功能。P LC的存储器有两种。一种是存放系统程序的存储器，另一种是存放用户程序的存储器。这台涂油机的自动化控制主要是靠s7200 P LC的应用，P LC主要应用于开关逻辑控制，运动控制，闭环过程控制，数据处理和通信连网。24伏小继电器主要是以小带大，因为感性负载启动电流大为了防止电流大损害输出模块的输出点所以加装24伏小继电器，220伏接触器是交流电动机启动用，220伏指示灯用于上料，前辊道进，前辊道退，翻管，故障，指示用。24伏指示灯用于喷气，
出管，横移，干燥，自动，指示用。时间继电器主要用于自动上料用，热继电器主要用于各种电机的保护，电位器用于调整变频电机的速度，3040C接近开关用于P LC外部检测信号，各种型号开关用于各种运行指令，24伏蜂鸣器用于故障报警，220伏气阀线圈用于上料气阀和喷气气阀使用。
2、涂油的工艺流程
钢管放入上料台架上后，先要按照钢管的外经规格，选好涂油环和喷气环的规格，并调整好位置。为避免钢管涂油后出现挂流现象，应检查喷气环的吹气是否集中，气压是否在0。4Mpa左右。同时经过超声探伤检验的钢管还应在上料台架上凉干或用风扇吹干。
上料台架上钢管，可采用手动或自动方式，通过上料翻管装置翻入进管辊道，由进管辊道输送进入涂油箱，钢管表面的涂油和油的均匀和吹干均在涂油箱内完成。为了减少压缩空气的浪费，吹干电磁阀由接近开关XW5检测，开启和断开由操作台上的时间继电器控制。这种控制方式，方便地满足涂油时不同辊道速度的要求，方便操作人员的现场调整。由于油的粘度等多种因素的影响，表面经过吹气的钢管油层不能到达既干的效果，所以钢管由涂油箱出来后进入出管辊道。为减少表面油层的刮伤，出管辊道采用V型的托料方式，出料输送到位后，由出料翻管装置将钢管翻入横移冷床上，在冷床上继续凉干，待到达需要的干燥要求后，则横移入受料台进行打包等下一道工序，其工作流程如下：
表面吹干
上料-----------涂油-----表面均匀吹干-----出料-----凉干------打包----入库
3、涂油的自动控制 （参见涂油喷标电气原理图 ）
3．1 上料的手动自动控制
上料部分的自动控制我在这阐述一下，首先将手自动转换开关SA1转换到自动位置，按自动上料按钮SB1，则开始由PLC控制按自动方式上料，24V中间继电器1KA得电其辅组触点的常开点闭合上料气阀线圈YV1，YVI得电同时上料指示灯HL3亮，气阀工作推动钢管翻钢装置将钢管翻入辊道，钢管翻入辊道后上料检测接近开关XW1检测到钢管后1KA失电翻钢装置失电复位，若YV1得电后翻钢装置动作但没有将钢管翻入辊道时，由于XW1此时不能检测到钢管，则由程序控制延时1KA失电复位，并再次翻钢动作，直到钢管翻入进管辊道，将SB3打到前辊进中间继电器2KA得电2KA辅组触点的常开点闭合，变频器功能端子X1与GND由2KA辅组触点的常开点闭合提供正转运行功能，变频器工作辊道电机旋转同时前辊进指示灯HL3亮，辊道电机的快慢通过电位器给变频器的给定实现调速，由于分厂钢管的品种规格种类较多，钢管长度不一，而且考虑出管的安全要求，后一根钢管之间的距离要注意，出管翻管时，翻管拐臂动作时不能碰触到后一根钢管，以免打伤钢管或损坏设备。考虑到规格不一，并方便操作人员的调整，钢管的延时时间由KT1控制。其工作方式是由操作人员依旧钢管的长度不同，调整KT1的延时时间，待前一根钢管尾部离开XW1后，由XW1提供下降沿信号，KT1则开始延时工作，达到设定的延时时间后，1KA重新得电，再次循环翻管。上料采用手动模式时，则只要按SB2按钮1KA就可得电工作，钢管的距离由人工操作。
2 涂油凉干 的自动控制
钢管进入涂油设备开始涂油，按按钮SB4，24V中间繼电器4KA得电4KA常开点闭合，变频器功能端子X1与GND通过4KA辅组触点的常开点闭合给变频器提供正转信号后，变频器工作涂油电机旋转，涂油电机的速度及涂油压力和流量大小由电位器调节变频器的给定实现电机转速的快慢，当涂油箱前面的接近开关XW5。检测到钢管后，由其上升沿信号控制KT3工作，延时到设定时间后5KA失电，吹气电磁阀得电开始吹气设置延时时间继电器KT2和KT3 主要考虑为满足涂油速度不同时的需求。当辊道速度加快时，延时时间缩短，反之则加长延时时间。KT2延时时间的钢管头部快进入到吹气环时，KT3延时时间的钢管尾部刚离开吹气环位置时关断工作，以减少压风的浪费。
3 自动下料控制
按按钮SB6，24V中间继电器6KA得电6KA常开点闭合频器功能端子X1以GND通过6KA辅组触点的常开点闭合变频器工作出料辊道电机旋转，出料辊道电机的快慢通过电位器给变频器的给定实现调速，自动下料先开自动开关SB1待钢管进入到出管尾部后，由翻板给尾部接近开关XW3信号后24V中间继电器7KA得电7KA常开点闭合给交流接触器KM1线圈220V电源，KM1主触头闭合翻管电机工作，其条件是横移链已经运行，让出了一根放钢管的空位
4 横移冷床自动控制
在SA1处于自动位置，同时SB8处于短开位置时，移链冷床既处于自动运行壮态其工作原理是，当SA1转换到自动位置时，中间继电器8KA得电8KA常开点闭合，8KA常开点闭合给交流接触器KM2线圈220V电源横移链电机工作钢管走过一根钢管空位后则停止运行，这个停止信号是靠横移链上的链轮给固定在横移链机架上的一个接近开关XW4 信号，由XW4检测齿轮转动信号给PLC记数，当记数器记数达三个脉冲信号的记数值后链条齿轮转了三个齿，便空出了一根放钢管的空位，24V中间继电器8KA失电8KA常开点重新变为开点交流接触器KM2线圈失电横移链电机停止工作。此时冷床等待下一根钢管的翻入，在翻管电机开始运行的同时，由PLC时间继电器延时，在翻管机构将钢管翻入到冷床的同时8KA重新得电控制冷床电机运行待其运行完三个齿后，再次停止运行，又等待进入下一个循环。待一整吊钢管涂完油后全部在冷床上凉干完成后，则将SB8转换到闭合的位置，此时横移冷床则处于连续运行的壮态，将钢管横移至U型槽中，既完成钢管的涂油工作，钢管也既进入到下一工序过程中。
结束语
由于在涂油机应用P LC编程解决了设计、调试、运行的快速化、简单化、智能化和习惯性问题，P LC可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长，故障低，维修方便，线路干净，成本低，正逐渐取代传统的继电器控制系统，广泛的使用于工业制造。
参考文献
1朱伯生P LC编程理论。算法及技巧出版社：机械工业出版社
2李通设计程序；工业设计流程与方法 出版社：天津大学出版社
3孔凡才自动控制原理与系统出版社：机械工业出版社
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。