项目背景：
近年来，随着全球对能源需求的不断扩大，特别是中国及亚洲石油天然气资源开发的步伐加快，油气管线对优质、新型焊管需求日益提升。扬州亚联钢管有限公司投资的JCOE大口径直缝双面埋弧焊管生产线，是目前中国自动化水平最高，在国际同行业中居于领先地位的一条生产线。可满足国内外重点输油、输气管线工程对大口径、大壁厚直缝埋弧焊接钢管的需求。相关资料显示，采用JCOE直缝埋弧焊成型工艺生产的产品在国际上具备高端竞争力，发达国家业已成熟应用，但在中国正处于加快发展阶段，目前国内仅少数企业具备生产能力。据透露，该产品在开工建设和设备安装阶段，中东、北美等众多大型油气项目就纷纷与亚联达成了合作意向。该生产线批量生产后，年产能可达20万吨。3年后年产值可达30亿元。
效益分析：
图尔克公司负责整条生产线的自动化控制系统和MES管理系统。项目建成后将为生产厂家节约大量人力成本，实现部分工段的无人值守。另外MES管理系统将为整个生产线的生产管理提供优质的管理服务。使整个生产过程清晰透明，产品信息简单易查。
项目目标与原则：
对于亚联钢管这个项目，公司给予了高度的重视，委派专人担任这个项目的项目经理。并协调各个职能部门，通力合作，力求把亚联项目做成行业精品。成功打造一条钢管自动化生产线。
工艺简介：
JCOE大口径直缝埋弧焊，是将一定厚度的钢板经过一些列工艺，钢板探伤铣边预弯成型预焊内焊外焊超声波管探一次X光检测扩经;内外磨水压二次超声波探伤管端拍片二次X光检测较直整圆倒棱称重测长等一些列工艺制成。
项目规划实施与应用：
1、 项目设计阶段：熟悉生产工艺，根据工艺确立设计思想，确定控制对象，明确现场电机数量，种类，功率大小，绘制原理图。精度要求比较高的地方，如扩径机入口辊道等，均采用变频器控制设计，另外小车行走电机也采用变频器控制，保证了控制精度。
2、 元器件选型。电器元件选型均采用进口品牌，如，PLC和变频器都选用西门子品牌，低压元器件如，空开、断路器、接触器采用施奈德品牌等。这些国际大品牌具有使用寿命长、易于维护、操作简单等特点。做到了从源头保证工程质量。
3、 元器件采购。
4、 制作盘柜，编写程序。
5、 现场安装、调试。
特点：
1、整个控制系统分为4个大区，分别设计一套S7-400PLC，使整个系统简约化。
2、低压柜到辊道电机中间设置辊道开关箱，内装施奈德GV2开关。此设计节省了低压柜内的空间，使控制层次化分明，同时减少了电机线缆的长度。从而节约成本。
3、整个控制检测系统采用大量多种型号图尔克传感器，图尔克传感器具有精度高、安装接线简单、结实耐用等特点。保证了整个控制系统的精确性和稳定性。
4、采用操作台控制的方案，设计40台操作台，分布于把整个生产车间，每个操作台控制1~2台小车和就近的辊道，及旋转辊等设备。此设计避免了小型操作箱过于分散的缺点，使控制更加集中方便，减少了操作人员。
5、小车自动实现卸料、倒料、供料，其中供料请求优先级最高，卸料次之，倒料优先级最低。
6、钢管测长是整个工程的一大亮点，也是一个难点。是实现整个系统自动化运行的基础。经过设计人员的多次反复试验，最终开发出一套简单实用的钢管测长系统。不仅大大提高了钢管测长的精度，而且节约了成本。
例如G01-05 G06-10辊道
该段辊道负责将2#-4小车送来的钢管送入SX3,4升降旋转辊并准确对中。
该断辊道放置3个有料传感器，2个测长传感器(TS600-M3)。 有料传感器位置：G03，G05\06中间，G08。测长传感器位置：G03,G08。辊道G06-G10为变频控制，行进速度可预先设定。升降旋转辊为手动操作。G10辊道终点处安装超极限保护开关，防止管坯超限输送。
钢管测长原理：
L=2(b-a) 其中：
L=钢管总长度L
a=1#传感器距离G02 G03辊道中心线(钢管对中后的中央位置)距离
b=钢管沿G01—>G10方向移动时测长传感器测量得到的移动距离
钢管定位原理：
钢管移动到G08 2#测长传感器检测到有料后辊道变频器降低行进速度并开始记量前进的距离，当长度为0.5L + a时停止辊道。
a=2#传感器距离G08 G09辊道中心线(钢管对中后的中央位置)距离 L=钢管长
MES系统：
为了解决生产过程中的信息孤岛，通过建立在计划层和现场自动化系统之间的MES执行系统，主要负责车间生产管理和调度执行。通过MES系统可以在统一网络平台上集成生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能，使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。系统通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，协助企业建立一体化和实时化的 ERP/MES/SFC信息体系。
系统功能框架
MES系统构建在ERP系统和基础自动化系统之间，用于生产计划的实施、生产过程的跟踪、生产过程中工艺参数的匹配等功能。
目前MES系统仅限于上图中蓝色区域中生产过程管理部份，功能包含如下几个部分：
1) 基础生产过程数据采集（SCADA）
2) 物料识别跟踪（条码打印、条码识别）
3) 生产工艺过程控制及数据采集（工艺过程数据采集、工艺参数匹配）
4) 生产过程跟踪（生产计划、生产效率执行统计跟踪）
5) 外部系统接口（合同、原料、成品、自动化设备）
MES系统包含如下几个功能模块：
a) 生产计划接口：同ERP系统中的生产计划子系统相关联，能够导入生产计划并转换后应用于生产过程。
b) 原料系统接口：可导入原料信息，用于匹配生产计划。
c) 生产计划、工艺质量接口：用于现场生产队列控制、工艺过程指导。
d) 成品数据接口：将成品数据绑定后回传给发货系统。
e) 条码管理：根据生产计划单生成原料条码和钢管条码，并可以对条码规则进行设置、校验、调整。
f) 生产过程条码识别：通过现场客户端对生产过程中的产品条码进行识别，并检索工艺相关数据、参数，指导工艺操作。
g) 生产过程监控：对生产过程中的设备运行状态、效率进行监控，统计分析设备表现性。
h) 生产过程控制：通过对加工原料条码的识别，现场客户端同工艺设备（超声波探伤、X光检测、内外焊、机械输送系统、水压检测等）建立通讯连锁，参与工艺过程控制，以满足MES系统对工艺数据的跟踪、校验、工艺指导。
i) 工艺数据采集：现场客户端在同工艺设备建立通讯的基础上，将采集工艺设备的工艺过程参数，并同加工原料条码数据绑定。
j) 工艺过程数据存储：现场所有的采集数据按照生产设备数据、工艺检测数据、生产过程数据、入库数据协同标示号存储到数据库中。
k) 工艺数据统计分析：根据现场数据、检测结果统计分析管理所需的数据报表。
系统流程
1． MES系统从ERP系统获得合同数据并分解提交采购部、工艺部、生产部。
2． MES系统将采购原料信息匹配后提交原料库管理，并预先配置原料库存位置，以便管理员收货。
3． 生产部和工艺管理部根据MES系统下发的任务生成相应的工艺卡和生产任务，下发到系统中执行。
4． 板材上线：现场操作站通过操作员手动选择生产计划清单，并对比上线钢板是否满足计划要求，通过无线终端扫描并自动创建钢管号，打印条码标签，操作员将标签粘贴在钢板指定位置。
5． 超声波探伤（板探、管探）：输送设备到达检测设备前，操作站自动（手动）扫描条码，将识别出的钢管号自动查询出该钢管所要执行检测的质量标准和技术参数，将参数传递给超声波检测设备，并建立同检测设备的连锁，记录检测设备的检测结果。设备检测完毕后，现场客户端自动记录数据，更新数据队列。
6． 内焊、外焊：输送设备到达焊接设备前，操作站自动（手动）扫描条码，将识别出的钢管号自动查询出该钢管所要执行检测的质量标准和技术参数，将参数传递给焊接设备，并建立同检测设备的连锁，记录检测设备的过程数据（电压、电流、焊点温度等）。设备检测完毕后，现场客户端自动记录数据，更新数据队列。
7． X 光检测：输送设备到达X光检测设备前，操作站自动（手动）扫描条码，将识别出的钢管号自动查询出该钢管所要执行检测的质量标准和技术参数，将参数传递给X光检测设备，并建立同检测设备的连锁，记录检测设备的过程数据（电压、电流、焊点温度等）。设备检测完毕后，现场客户端自动记录数据，更新数据队列。
8． 水压测试：输送设备到达水压测试设备前，操作站自动（手动）扫描条码，将识别出的钢管号自动查询出该钢管所要执行检测的质量标准和技术参数，将参数传递给水压检测设备，并建立同检测设备的连锁，记录检测设备的过程数据（压力值、时间、保压时间等）。设备检测完毕后，现场客户端自动记录数据，更新数据队列。
9． 称重测长：输送设备到达称重测长设备前，操作站自动（手动）扫描条码，将识别出的钢管号，将参数传递给称重检测设备，并建立同检测设备的连锁，记录检测设备的过程数据（管长、重量等）。设备检测完毕后，现场客户端自动记录数据，更新数据队列。
10． MES系统根据合同配置信息自动判断合同要求钢管所要进行的工艺检验环节，自动对钢管的输送进行控制调度。
11． MES系统在钢管在车间的流转环节中，通过条码的识别判断，对每一步工艺进行判断、记录，严格按照工艺标准进行质量控制。
12． 系统发货通过无线手持终端进行发货单匹配。
(审核编辑: 智汇小新)
