楊勇平,黃勝偉,李 真
(中國石油渤海裝備鉆井裝備公司,河北滄州 062658)
渤海能克鉆桿有限公司是一家生產(chǎn)銷售API 標(biāo)準(zhǔn)全系列鉆桿的專業(yè)制造廠家。公司的鉆桿制造采用一條由日本引進(jìn)的自動化生產(chǎn)線,生產(chǎn)線包括鉆具接頭加工線和鉆桿摩擦壓接線。鉆具接頭加工線負(fù)責(zé)鉆具接頭加工,鉆桿摩擦壓接線任務(wù)是把加工好的鉆具接頭與管體進(jìn)行焊接,最終得到鉆桿產(chǎn)品。鉆桿摩擦壓接線的管體進(jìn)料裝置由國內(nèi)制作,其設(shè)備由進(jìn)料臺架、外翻料器、室外輸送輥道、內(nèi)翻料器、室內(nèi)輸送輥道和操作臺組成,其進(jìn)料控制采用傳統(tǒng)的普通繼電接觸器進(jìn)行控制,需要專人手動控制操作,操作繁瑣,設(shè)備在使用中出現(xiàn)控制系統(tǒng)故障率高,維修成本加大,生產(chǎn)效率低的問題。經(jīng)過分析,主要原因是繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的各種中間繼電器、時間繼電器、熱繼電器、交流接觸器較多,各工位的動作、控制繁簡不同,各自需要保護(hù)周密,因此電氣控制線路也相應(yīng)復(fù)雜。由于觸點(diǎn)多、繼電器動作頻繁,造成電器故障多、維修量大。
為解決上述技術(shù)問題,所采取的技術(shù)方案是:一種用于管體運(yùn)送的自動控制裝置??紤]到PLC 作為一種新興的、典型的順序控制系統(tǒng),具有靈活的系統(tǒng)配置,穩(wěn)定的過程控制,方便的接口電路,快捷的編程方式,維護(hù)方便等諸多優(yōu)越性,采用PLC 取代繼電接觸器控制,在室外進(jìn)料臺架和室內(nèi)料臺及輥道合適的位置上安裝7 個接觸式接近開關(guān)NS0~NS6 和1 個行程開關(guān)LS1,并利用PLC 控制柜實(shí)現(xiàn)管體運(yùn)送的自動控制,見圖1 和圖2。
其特征在于包括主回路和控制回路,380 V 交流電源依次經(jīng)主開關(guān)S1、主接觸器K1 和電機(jī)開關(guān)S3 接輥道電機(jī)M1 的電源輸入端,輥道電機(jī)M2~M9 的電源輸入端分別經(jīng)電機(jī)開關(guān)S4~S11 接主接觸器K1 與電機(jī)開關(guān)S3 之間的主線路,380 V 交流電源中的一相和接地端經(jīng)開關(guān)S2 接24 V 直流電源的輸入端,主接觸器K2、電磁閥KD1 和電磁閥KD2 分別經(jīng)繼電器J1~J3接開關(guān)S2 與24 V 直流電源之間的支線路,PLC 控制柜的電源輸入端接開關(guān)S2 與24 V 直流電源之間的支線路;無接觸式接近 開 關(guān)NS0~NS6 和行程開關(guān)LS1 分別并聯(lián)在24 V 直流電源的輸出端??紤]到公司備品備件的一致性、通用性,選用三菱公司的Q 系列PLC。圖3 是方案的平面布置示意圖。
圖1 主回路原理
圖2 控制回路原理
自動控制裝置有手動、自動兩種控制方式,在發(fā)生危險等緊急情況下,不管處于何種控制方式均可操作PLC 控制柜的控制面板上的急停按鈕,斷開控制回路,讓設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)停止,來保證所述裝置運(yùn)行的安全性。其中手動控制內(nèi)容有:輥道運(yùn)轉(zhuǎn)、輥道停止、外翻料器升、外翻料器降、內(nèi)翻料器升、內(nèi)翻料器降。自動控制方式下運(yùn)行PLC 程序,根據(jù)無接觸式接近開關(guān)NS0~NS6 和1個行程開關(guān)LS1 的感應(yīng)信號,自動控制輥道運(yùn)轉(zhuǎn)、停止,外翻料器升、降,內(nèi)翻料器升、降,料滿10 min 自動停動作,實(shí)現(xiàn)管體由室外進(jìn)料臺架至室內(nèi)料臺的自動運(yùn)送。
運(yùn)行方式選擇“自動”的條件是:內(nèi)、外翻料器必須在下降位(原點(diǎn)位),急停按鈕不能被按下。當(dāng)運(yùn)行方式選擇“自動”后,輸送輥道開始運(yùn)轉(zhuǎn),無接觸式接近開關(guān)NS1 檢測到有料,同時無接觸式接近開關(guān)NS0 和NS2 未檢測到室外進(jìn)料臺架有料,外翻料器撥桿上升3.6 s 后,將第一根管體放到輥道上,外翻料器撥桿下降,隨著管體在輥道上的前進(jìn),管體離開無接觸式接近開關(guān)NS0 和NS2,此時,由于后續(xù)管體在室外進(jìn)料臺架上移動,無接觸式接近開關(guān)NS1 檢測到有料,外翻料器撥桿上升再次翻料,第一根管體經(jīng)過無接觸式接近開關(guān)NS3,當(dāng)運(yùn)行至無接觸式接近開關(guān)NS5 或行程開關(guān)LS1 時,使之感應(yīng)到有管體時,內(nèi)翻料器上升,將管體送出,輥道一直在運(yùn)轉(zhuǎn),后續(xù)管體在輥道上被運(yùn)送,此時,如果無接觸式接近開關(guān)NS3 感應(yīng)到有管體時,輥道立即停轉(zhuǎn),防止管體在輥道上前進(jìn),當(dāng)內(nèi)翻料器下降時,內(nèi)翻料器與管體碰撞;當(dāng)?shù)谝桓荏w經(jīng)過無接觸式接近開關(guān)NS6 時,無接觸式接近開關(guān)NS6 感應(yīng)到有管體通過后,內(nèi)翻料器下降,當(dāng)無接觸式接近開關(guān)NS4 感應(yīng)到內(nèi)翻料器下降到位后,可進(jìn)行下次翻料。如此連續(xù)運(yùn)行,將后續(xù)管體連續(xù)不斷的運(yùn)送到室內(nèi)料臺上。
圖3 方案的平面布置
當(dāng)無接觸式接近開關(guān)NS6 一直感應(yīng)到有管體時,表示室內(nèi)料臺料滿,內(nèi)翻料器停止翻料,輥道停止運(yùn)轉(zhuǎn),經(jīng)過10 min 后,自動運(yùn)行方式自動停止。
在現(xiàn)場近1年的使用中,管體進(jìn)料自動控制裝置安全高效,操作、控制簡便,設(shè)備故障率接近于零,極大的減輕了工人的勞動強(qiáng)度,提高了工作效率。此外,自動控制裝置結(jié)構(gòu)簡單,制造成本較低,具有較好的推廣和使用前景。