該項目是目前國內自動(dòng)化水平最高的、在國際同行業(yè)中居于領(lǐng)先地位的大口徑直縫雙面埋弧焊管生產(chǎn)線(xiàn)系統，圖爾克公司負責整條生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)現自動(dòng)化控制與MES管理。

　　項目背景：

　　近年來(lái)，隨著(zhù)全球對能源需求的不斷擴大，特別是中國及亞洲石油天然氣資源開(kāi)發(fā)的步伐加快，油氣管線(xiàn)對優(yōu)質(zhì)、新型焊管需求日益提升。揚州亞聯(lián)鋼管有限公司投資的JCOE大口徑直縫雙面埋弧焊管生產(chǎn)線(xiàn)，是目前中國自動(dòng)化水平最高，在國際同行業(yè)中居于領(lǐng)先地位的一條生產(chǎn)線(xiàn)?？蓾M(mǎn)足國內外重點(diǎn)輸油、輸氣管線(xiàn)工程對大口徑、大壁厚直縫埋弧焊接鋼管的需求。相關(guān)資料顯示，采用JCOE直縫埋弧焊成型工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品在國際上具備高端競爭力，發(fā)達國家業(yè)已成熟應用，但在中國正處于加快發(fā)展階段，目前國內僅少數企業(yè)具備生產(chǎn)能力。據透露，該產(chǎn)品在開(kāi)工建設和設備安裝階段，中東、北美等眾多大型油氣項目就紛紛與亞聯(lián)達成了合作意向。該生產(chǎn)線(xiàn)批量生產(chǎn)后，年產(chǎn)能可達20萬(wàn)噸。3年后年產(chǎn)值可達30億元。

　　效益分析：

　　圖爾克公司負責整條生產(chǎn)線(xiàn)的自動(dòng)化控制系統，和MES管理系統。項目建成后將為生產(chǎn)廠(chǎng)家節約大量人力成本，實(shí)現部分工段的無(wú)人值守。另外MES管理系統將為整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的生產(chǎn)管理提供優(yōu)質(zhì)的管理服務(wù)。使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程清晰透明，產(chǎn)品信息簡(jiǎn)單易查。

　　項目目標與原則：

　　對于亞聯(lián)鋼管這個(gè)項目，公司給予了高度的重視，委派專(zhuān)人擔任這個(gè)項目的項目經(jīng)理。并協(xié)調各個(gè)職能部門(mén)，通力合作，力求把亞聯(lián)項目做成行業(yè)精品。成功打造一條鋼管自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)。

　　工藝簡(jiǎn)介：JCOE大口徑直縫埋弧焊，是將一定厚度的鋼板經(jīng)過(guò)一些列工藝，鋼板探傷—銑邊—預彎—成型—預焊—內焊—外焊—超聲波管探—一次X光檢測—擴經(jīng)—內外磨—水壓—二次超聲波探傷—管端拍片—二次X光檢測—較直—整圓—倒棱—稱(chēng)重測長(cháng)等一些列工藝制成。

　　項目規劃實(shí)施與應用：

　　1、項目設計階段：熟悉生產(chǎn)工藝，根據工藝確立設計思想，確定控制對象，明確現場(chǎng)電機數量，種類(lèi)，功率大小，繪制原理圖。精度要求比較高的地方，如擴徑機入口輥道等，均采用變頻器控制設計，另外小車(chē)行走電機也采用變頻器控制，保證了控制精度。

　　2、元器件選型。電器元件選型均采用進(jìn)口品牌，如，PLC和變頻器都選用西門(mén)子品牌，低壓元器件如，空開(kāi)、斷路器、接觸器采用施奈德品牌等。這些國際大品牌具有使用壽命長(cháng)、易于維護、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。做到了從源頭保證工程質(zhì)量。

　　3、元器件采購。

　　4、制作盤(pán)柜，編寫(xiě)程序。

　　5、現場(chǎng)安裝、調試。

　　特點(diǎn)：

　　1、整個(gè)控制系統分為4個(gè)大區，分別設計一套S7-400PLC，使整個(gè)系統簡(jiǎn)約化。

　　2、低壓柜到輥道電機中間設置輥道開(kāi)關(guān)箱，內裝施奈德GV2開(kāi)關(guān)。此設計節省了低壓柜內的空間，使控制層次化分明，同時(shí)減少了電機線(xiàn)纜的長(cháng)度。從而節約成本。

　　3、整個(gè)控制檢測系統采用大量多種型號圖爾克傳感器，圖爾克傳感器具有精度高、安裝接線(xiàn)簡(jiǎn)單、結實(shí)耐用等特點(diǎn)。保證了整個(gè)控制系統的精確性和穩定性。

　　4、采用操作臺控制的方案，設計40臺操作臺，分布于把整個(gè)生產(chǎn)車(chē)間，每個(gè)操作臺控制1~2臺小車(chē)和就近的輥道，及旋轉輥等設備。此設計避免了小型操作箱過(guò)于分散的缺點(diǎn)，使控制更加集中方便，減少了操作人員。

　　5、小車(chē)自動(dòng)實(shí)現卸料、倒料、供料，其中供料請求優(yōu)先級最高，卸料次之，倒料優(yōu)先級最低。

　　6、鋼管測長(cháng)是整個(gè)工程的一大亮點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。是實(shí)現整個(gè)系統自動(dòng)化運行的基礎。經(jīng)過(guò)設計人員的多次反復試驗，最終開(kāi)發(fā)出一套簡(jiǎn)單實(shí)用的鋼管測長(cháng)系統。不僅大大提高了鋼管測長(cháng)的精度，而且節約了成本。

　　例如G01-05 G06-10輥道

　　該段輥道負責將2#-4小車(chē)送來(lái)的鋼管送入SX3,4升降旋轉輥并準確對中。

　　該斷輥道放置3個(gè)有料傳感器，2個(gè)測長(cháng)傳感器(TS600-M3)。 有料傳感器位置：G03，G05\06中間，G08。測長(cháng)傳感器位置：G03,G08。輥道G06-G10為變頻控制，行進(jìn)速度可預先設定。升降旋轉輥為手動(dòng)操作。G10輥道終點(diǎn)處安裝超極限保護開(kāi)關(guān)，防止管坯超限輸送。

　　鋼管測長(cháng)原理：

　　L=2(b-a) 其中：

　　L=鋼管總長(cháng)度L

　　a=1#傳感器距離G02 G03輥道中心線(xiàn)(鋼管對中后的中央位置)距離

　　b=鋼管沿G01—>G10方向移動(dòng)時(shí)測長(cháng)傳感器測量得到的移動(dòng)距離

　　鋼管定位原理：

　　鋼管移動(dòng)到G08 2#測長(cháng)傳感器檢測到有料后輥道變頻器降低行進(jìn)速度并開(kāi)始記量前進(jìn)的距離，當長(cháng)度為0.5L + a時(shí)停止輥道。

　　a=2#傳感器距離G08 G09輥道中心線(xiàn)(鋼管對中后的中央位置)距離 L=鋼管長(cháng)

　　MES系統：

　　為了解決生產(chǎn)過(guò)程中的信息孤島，通過(guò)建立在計劃層和現場(chǎng)自動(dòng)化系統之間的MES執行系統，主要負責車(chē)間生產(chǎn)管理和調度執行。通過(guò)MES系統可以在統一網(wǎng)絡(luò )平臺上集成生產(chǎn)調度、產(chǎn)品跟蹤、質(zhì)量控制、設備故障分析、網(wǎng)絡(luò )報表等管理功能，使用統一的數據庫和通過(guò)網(wǎng)絡(luò )聯(lián)接可以同時(shí)為生產(chǎn)部門(mén)、質(zhì)檢部門(mén)、工藝部門(mén)、物流部門(mén)等提供車(chē)間管理信息服務(wù)。系統通過(guò)強調制造過(guò)程的整體優(yōu)化來(lái)幫助企業(yè)實(shí)施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實(shí)時(shí)化的 ERP/MES/SFC信息體系。


　　MES系統構建在ERP系統和基礎自動(dòng)化系統之間，用于生產(chǎn)計劃的實(shí)施、生產(chǎn)過(guò)程的跟蹤、生產(chǎn)過(guò)程中工藝參數的匹配等功能。

　　目前MES系統僅限于上圖中藍色區域中生產(chǎn)過(guò)程管理部份，功能包含如下幾個(gè)部分：

　　1)基礎生產(chǎn)過(guò)程數據采集（SCADA）

　　2)物料識別跟蹤（條碼打印、條碼識別）

　　3)生產(chǎn)工藝過(guò)程控制及數據采集（工藝過(guò)程數據采集、工藝參數匹配）

　　4)生產(chǎn)過(guò)程跟蹤（生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)效率執行統計跟蹤）

　　5)外部系統接口（合同、原料、成品、自動(dòng)化設備）

　　MES系統包含如下幾個(gè)功能模塊：

　　a)生產(chǎn)計劃接口：同ERP系統中的生產(chǎn)計劃子系統相關(guān)聯(lián)，能夠導入生產(chǎn)計劃并轉換后應用于生產(chǎn)過(guò)程。

　　b)原料系統接口：可導入原料信息，用于匹配生產(chǎn)計劃。

　　c)生產(chǎn)計劃、工藝質(zhì)量接口：用于現場(chǎng)生產(chǎn)隊列控制、工藝過(guò)程指導。

　　d)成品數據接口：將成品數據綁定后回傳給發(fā)貨系統。

　　e)條碼管理：根據生產(chǎn)計劃單生成原料條碼和鋼管條碼，并可以對條碼規則進(jìn)行設置、校驗、調整。

　　f)生產(chǎn)過(guò)程條碼識別：通過(guò)現場(chǎng)客戶(hù)端對生產(chǎn)過(guò)程中的產(chǎn)品條碼進(jìn)行識別，并檢索工藝相關(guān)數據、參數，指導工藝操作。

　　g)生產(chǎn)過(guò)程監控：對生產(chǎn)過(guò)程中的設備運行狀態(tài)、效率進(jìn)行監控，統計分析設備表現性。

　　h)生產(chǎn)過(guò)程控制：通過(guò)對加工原料條碼的識別，現場(chǎng)客戶(hù)端同工藝設備（超聲波探傷、X光檢測、內外焊、機械輸送系統、水壓檢測等）建立通訊連鎖，參與工藝過(guò)程控制，以滿(mǎn)足MES系統對工藝數據的跟蹤、校驗、工藝指導。

　　i)工藝數據采集：現場(chǎng)客戶(hù)端在同工藝設備建立通訊的基礎上，將采集工藝設備的工藝過(guò)程參數，并同加工原料條碼數據綁定。

　　j)工藝過(guò)程數據存儲：現場(chǎng)所有的采集數據按照生產(chǎn)設備數據、工藝檢測數據、生產(chǎn)過(guò)程數據、入庫數據協(xié)同標示號存儲到數據庫中。

　　k)工藝數據統計分析：根據現場(chǎng)數據、檢測結果統計分析管理所需的數據報表。


　　1．MES系統從ERP系統獲得合同數據并分解提交采購部、工藝部、生產(chǎn)部。

　　2．MES系統將采購原料信息匹配后提交原料庫管理，并預先配置原料庫存位置，以便管理員收貨。

　　3．生產(chǎn)部和工藝管理部根據MES系統下發(fā)的任務(wù)生成相應的工藝卡和生產(chǎn)任務(wù)，下發(fā)到系統中執行。

　　4．板材上線(xiàn)：現場(chǎng)操作站通過(guò)操作員手動(dòng)選擇生產(chǎn)計劃清單，并對比上線(xiàn)鋼板是否滿(mǎn)足計劃要求，通過(guò)無(wú)線(xiàn)終端掃描并自動(dòng)創(chuàng )建鋼管號，打印條碼標簽，操作員將標簽粘貼在鋼板指定位置。

　　5．超聲波探傷（板探、管探）：輸送設備到達檢測設備前，操作站自動(dòng)（手動(dòng)）掃描條碼，將識別出的鋼管號自動(dòng)查詢(xún)出該鋼管所要執行檢測的質(zhì)量標準和技術(shù)參數，將參數傳遞給超聲波檢測設備，并建立同檢測設備的連鎖，記錄檢測設備的檢測結果。設備檢測完畢后，現場(chǎng)客戶(hù)端自動(dòng)記錄數據，更新數據隊列。

　　6．內焊、外焊：輸送設備到達焊接設備前，操作站自動(dòng)（手動(dòng)）掃描條碼，將識別出的鋼管號自動(dòng)查詢(xún)出該鋼管所要執行檢測的質(zhì)量標準和技術(shù)參數，將參數傳遞給焊接設備，并建立同檢測設備的連鎖，記錄檢測設備的過(guò)程數據（電壓、電流、焊點(diǎn)溫度等）。設備檢測完畢后，現場(chǎng)客戶(hù)端自動(dòng)記錄數據，更新數據隊列。

　　7．X 光檢測：輸送設備到達X光檢測設備前，操作站自動(dòng)（手動(dòng)）掃描條碼，將識別出的鋼管號自動(dòng)查詢(xún)出該鋼管所要執行檢測的質(zhì)量標準和技術(shù)參數，將參數傳遞給X光檢測設備，并建立同檢測設備的連鎖，記錄檢測設備的過(guò)程數據（電壓、電流、焊點(diǎn)溫度等）。設備檢測完畢后，現場(chǎng)客戶(hù)端自動(dòng)記錄數據，更新數據隊列。

　　8．水壓測試：輸送設備到達水壓測試設備前，操作站自動(dòng)（手動(dòng)）掃描條碼，將識別出的鋼管號自動(dòng)查詢(xún)出該鋼管所要執行檢測的質(zhì)量標準和技術(shù)參數，將參數傳遞給水壓檢測設備，并建立同檢測設備的連鎖，記錄檢測設備的過(guò)程數據（壓力值、時(shí)間、保壓時(shí)間等）。設備檢測完畢后，現場(chǎng)客戶(hù)端自動(dòng)記錄數據，更新數據隊列。

　　9．稱(chēng)重測長(cháng)：輸送設備到達稱(chēng)重測長(cháng)設備前，操作站自動(dòng)（手動(dòng)）掃描條碼，將識別出的鋼管號，將參數傳遞給稱(chēng)重檢測設備，并建立同檢測設備的連鎖，記錄檢測設備的過(guò)程數據（管長(cháng)、重量等）。設備檢測完畢后，現場(chǎng)客戶(hù)端自動(dòng)記錄數據，更新數據隊列。

　　10．MES系統根據合同配置信息自動(dòng)判斷合同要求鋼管所要進(jìn)行的工藝檢驗環(huán)節，自動(dòng)對鋼管的輸送進(jìn)行控制調度。

　　11．MES系統在鋼管在車(chē)間的流轉環(huán)節中，通過(guò)條碼的識別判斷，對每一步工藝進(jìn)行判斷、記錄，嚴格按照工藝標準進(jìn)行質(zhì)量控制。

　　12．系統發(fā)貨通過(guò)無(wú)線(xiàn)手持終端進(jìn)行發(fā)貨單匹配。