項目背景：

　　近年來，隨著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發的步伐加快，油氣管線對優質、新型焊管需求日益提升。揚州亞聯鋼管有限公司投資的JCOE大口徑直縫雙面埋弧焊管生產線，是目前中國自動化水平最高，在國際同行業中居于領先地位的一條生產線。可滿足國內外重點輸油、輸氣管線工程對大口徑、大壁厚直縫埋弧焊接鋼管的需求。相關資料顯示，采用JCOE直縫埋弧焊成型工藝生產的產品在國際上具備高端競爭力，發達國家業已成熟應用，但在中國正處于加快發展階段，目前國內僅少數企業具備生產能力。據透露，該產品在開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達成了合作意向。該生產線批量生產后，年產能可達20萬噸。3年后年產值可達30億元。

效益分析：

　　圖爾克公司負責整條生產線的自動化控制系統和MES管理系統。項目建成后將為生產廠家節約大量人力成本，實現部分工段的無人值守。另外MES管理系統將為整個生產線的生產管理提供優質的管理服務。使整個生產過程清晰透明，產品信息簡單易查。

項目目標與原則：

　　對于亞聯鋼管這個項目，公司給予了高度的重視，委派專人擔任這個項目的項目經理。并協調各個職能部門，通力合作，力求把亞聯項目做成行業精品。成功打造一條鋼管自動化生產線。

工藝簡介：

　　JCOE大口徑直縫埋弧焊，是將一定厚度的鋼板經過一些列工藝，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;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重測長等一些列工藝制成。

項目規劃實施與應用：

1、 項目設計階段：熟悉生產工藝，根據工藝確立設計思想，確定控制對象，明確現場電機數量，種類，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口品牌，如，PLC和變頻器都選用西門子品牌，低壓元器件如，空開、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、易于維護、操作簡單等特點。做到了從源頭保證工程質量。

3、 元器件采購。

4、 制作盤柜，編寫程序。

5、 現場安裝、調試。

特點：

1、整個控制系統分為4個大區，分別設計一套S7-400PLC，使整個系統簡約化。

2、低壓柜到輥道電機中間設置輥道開關箱，內裝施奈德GV2開關。此設計節省了低壓柜內的空間，使控制層次化分明，同時減少了電機線纜的長度。從而節約成本。

3、整個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、安裝接線簡單、結實耐用等特點。保證了整個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，分布于把整個生產車間，每個操作臺控制1~2臺小車和就近的輥道，及旋轉輥等設備。此設計避免了小型操作箱過于分散的缺點，使控制更加集中方便，減少了操作人員。

5、小車自動實現卸料、倒料、供料，其中供料請求優先級最高，卸料次之，倒料優先級最低。

6、鋼管測長是整個工程的一大亮點，也是一個難點。是實現整個系統自動化運行的基礎。經過設計人員的多次反復試驗，最終開發出一套簡單實用的鋼管測長系統。不僅大大提高了鋼管測長的精度，而且節約了成本。

例如G01-05 G06-10輥道

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

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

鋼管測長原理：

L=2(b-a) 其中：

　　L=鋼管總長度L

　　a=1#傳感器距離G02 G03輥道中心線(鋼管對中后的中央位置)距離

　　b=鋼管沿G01—>G10方向移動時測長傳感器測量得到的移動距離

鋼管定位原理：

　　鋼管移動到G08  2#測長傳感器檢測到有料后輥道變頻器降低行進速度并開始記量前進的距離，當長度為0.5L + a時停止輥道。

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

MES系統：

　　為了解決生產過程中的信息孤島，通過建立在計劃層和現場自動化系統之間的MES執行系統，主要負責車間生產管理和調度執行。通過MES系統可以在統一網絡平臺上集成生產調度、產品跟蹤、質量控制、設備故障分析、網絡報表等管理功能，使用統一的數據庫和通過網絡聯接可以同時為生產部門、質檢部門、工藝部門、物流部門等提供車間管理信息服務。系統通過強調制造過程的整體優化來幫助企業實施完整的閉環生產，協助企業建立一體化和實時化的 ERP/MES/SFC信息體系。

系統功能框架

　　MES系統構建在ERP系統和基礎自動化系統之間，用于生產計劃的實施、生產過程的跟蹤、生產過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過程管理部份，功能包含如下幾個部分：

1) 基礎生產過程數據采集（SCADA）

2) 物料識別跟蹤（條碼打印、條碼識別）

3) 生產工藝過程控制及數據采集（工藝過程數據采集、工藝參數匹配）

4) 生產過程跟蹤（生產計劃、生產效率執行統計跟蹤）

5) 外部系統接口（合同、原料、成品、自動化設備）

MES系統包含如下幾個功能模塊：

a) 生產計劃接口：同ERP系統中的生產計劃子系統相關聯，能夠導入生產計劃并轉換后應用于生產過程。

b) 原料系統接口：可導入原料信息，用于匹配生產計劃。

c) 生產計劃、工藝質量接口：用于現場生產隊列控制、工藝過程指導。

d) 成品數據接口：將成品數據綁定后回傳給發貨系統。

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

f) 生產過程條碼識別：通過現場客戶端對生產過程中的產品條碼進行識別，并檢索工藝相關數據、參數，指導工藝操作。

g) 生產過程監控：對生產過程中的設備運行狀態、效率進行監控，統計分析設備表現性。

h) 生產過程控制：通過對加工原料條碼的識別，現場客戶端同工藝設備（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，參與工藝過程控制，以滿足MES系統對工藝數據的跟蹤、校驗、工藝指導。

i) 工藝數據采集：現場客戶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程參數，并同加工原料條碼數據綁定。

j) 工藝過程數據存儲：現場所有的采集數據按照生產設備數據、工藝檢測數據、生產過程數據、入庫數據協同標示號存儲到數據庫中。

k) 工藝數據統計分析：根據現場數據、檢測結果統計分析管理所需的數據報表。

系統流程

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． 生產部和工藝管理部根據MES系統下發的任務生成相應的工藝卡和生產任務，下發到系統中執行。

4． 板材上線：現場操作站通過操作員手動選擇生產計劃清單，并對比上線鋼板是否滿足計劃要求，通過無線終端掃描并自動創建鋼管號，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（手動）掃描條碼，將識別出的鋼管號自動查詢出該鋼管所要執行檢測的質量標準和技術參數，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，現場客戶端自動記錄數據，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（手動）掃描條碼，將識別出的鋼管號自動查詢出該鋼管所要執行檢測的質量標準和技術參數，將參數傳遞給焊接設備，并建立同檢測設備的連鎖，記錄檢測設備的過程數據（電壓、電流、焊點溫度等）。設備檢測完畢后，現場客戶端自動記錄數據，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（手動）掃描條碼，將識別出的鋼管號自動查詢出該鋼管所要執行檢測的質量標準和技術參數，將參數傳遞給X光檢測設備，并建立同檢測設備的連鎖，記錄檢測設備的過程數據（電壓、電流、焊點溫度等）。設備檢測完畢后，現場客戶端自動記錄數據，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（手動）掃描條碼，將識別出的鋼管號自動查詢出該鋼管所要執行檢測的質量標準和技術參數，將參數傳遞給水壓檢測設備，并建立同檢測設備的連鎖，記錄檢測設備的過程數據（壓力值、時間、保壓時間等）。設備檢測完畢后，現場客戶端自動記錄數據，更新數據隊列。

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

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

11． MES系統在鋼管在車間的流轉環節中，通過條碼的識別判斷，對每一步工藝進行判斷、記錄，嚴格按照工藝標準進行質量控制。

12． 系統發貨通過無線手持終端進行發貨單匹配。