钢管测长称重喷标系统的设计与开发.doc

Design and development of measure, weight and steneil system of steel tube 李志农1，李宁宁2，唐高松2，岳秀廷2，刘本学2 LI Zhi-nong1, LI Ning-ning2, TANG Gao-song2, YUE Xiu-ting2, LIU Ben-xue2 （1. 南昌航空大学 无损检测技术教育部重点实验室，南昌 330063；2. 郑州大学 机械工程学院, 郑州 450001） 摘 要： 根据生产的要求，本文开发了一套钢管测长称重喷标系统。该系统采用PLC控制，用组态王 编程，实现了与PLC、称重仪表的连接。由于本系统的称重、测长和喷标在一个工位同时完 成，大大缩短了检测时间，克服了现有系统存在的漏喷、误喷的不足。经现场运行表明，该 系统性能稳定，功能完善，操作方便，满足了生产的实际需要。 关键词： 钢管; 称重; 测长; 喷标; PLC; 组态王 中图分类号：TP311 文献标识码：B 文章编号：1009-0134(2011)5(下)-0042-03 Doi: 10.3969/j.issn.1009-0134.2011.5(下).13 0 引言 目前，钢管已经成为国民经济建设的动脉， 都会自动停止运行并给出报警，防止设备损坏；5） 测长、称重和喷标可在一个工位同时完成，大大 缩短了测量时间，提高了生产率。下面介绍本文 开发的钢管称重测长喷标在线检测系统。 从送往居民的水、气、热，到油田输出的原油、 燃料油、天然气或者热电厂、化学工厂甚至大小 锅炉、电力变压器，到处都需要大量各种规格型 号的钢管。钢管测长（Measure）、称重（Weight）、 喷标（Steneil）系统是对成品钢管进行长度、重量 的检测，根据一定的标准把钢管定义为好管或坏 管，然后，把钢管的有关信息按一定的标准标注 在钢管的表面。过去，大部分钢管采用手工方式 进行测量和标记，存在测量精度低、劳动强度大、 生产效率低下，喷标时字迹模糊不清等缺陷。 针对手工方式的不足，人们开发了一些钢管 测长、称重、喷标系统，然而，现有的系统存在 许多不足，如易出现漏喷、误喷，定位挡板变形 还会带来测长误差，测长称重工序花费时间过长。 针对现有系统的不足，本文采用组态王技术，开 发了一套基于 PLC 控制的钢管的称重测长喷标系 统。开发的系统具有以下特点：1）工作过程实现 全自动化，只要上料架上有料即可进行全自动化 工作；2）系统运行稳定，操作简单，功能完善， 在数据通讯中具有很强的自动纠错功能，保证数 据采集和传送的准确性；3）自动生成钢管参数数 据库，可提供随时查询或打印；4）具有良好的安 全保护性能，任一环节或者部件出现故障，系统 1 本系统的称重测长喷标过程 从本系统的精度要求和器件的耐用性等多方 面的考虑，本系统采用西门子的 PLC 和 A/D 模 拟量转换模块，其型号分别为 6ES7 216-2BD23- OXB8 和 6ES7 231-0HC22-0XA8。采用 2 个精久 牌称重传感器，其型号为 YZC-516，量程为 2 吨； 一个耀华牌称重仪表，其型号为 XK3190-C601 ； 激光测距传感器的型号为 DLS-B30 ；喷码机采用 意大利生产的 ZJET303 型喷码机。PLC 通过一根 RS232PPI 电缆和工控机相连接，2 个称重传感器 通过专用接线盒和称重仪表连接，称重仪表和激 光测距传感器都连接在 A/D 转换模块上，称重仪 表和激光测距仪都输出 0-20MA 的电流信号，经 A/D 转换模块转换成数字信号后传送给 PLC，PLC 在把其数字信号传送给上位机，然后进行喷码。 CPU226PLC 有两个接口，本设计 A/D 转换模块和 喷码机都和 PLC 连接，因此用 S7-200 编写喷码机 和 PLC 之间的通讯协议，比用 C++ 编写通讯协议 较为简单、易懂。 由于一批钢管长度比较规范，为了简单实用， 采用两点称重的方式。称重传感器经标定以后， 收稿日期：2010-11-29 基金项目：国家自然科学基金；河南省基础与前沿技术研究计划项目（092300410037）；湖南省机械设备健康 维护重点实验室开放基金（200904） 作者简介：李志农（1966－），男，教授，博士，研究方向为智能检测与信号处理。 称重仪表所显示值即为钢管的重量。 钢管测长有三种方 式：利用电荷耦合器 件（CCD）测长，利用光栅测长和激光测长。考虑 到结构的简单、测长的准确性以及技术的成熟性， 本系统采用激光测长，测长示意图如图 1 所示， 其中，传感器 1#、2#、3#、4#、5#、6# 为电容式位 置传感器。传感器 1#、2# 用来限制激光