PLC控制系统在厚壁钢管超声波探伤中的应用

　　1 引言

　　随着社会生产和发展的需要，无缝钢管广泛地应用在化工、电力、机械液压等行业。人们对无缝钢管的质量要求很高，除了满足材料性能外，对无缝钢管的表面及内部质量均有较高的要求。然而，在无缝钢管的制造过程中，往往由于钢管材料中夹渣与材料疏松，使成型后的钢管表面与内部出现裂纹或折叠等缺陷，从而形成安全隐患。为此，提出了无缝钢管超声波探伤的方法。本文将重点介绍超声波探伤中PLC 控制系统的应用，并深入探讨PLC 和上位机的通讯。

　　该PLC 控制系统是将工控机作为上位机，PLC 作为下位机，控制探伤主机，采用四象限可逆制动调速器，控制钢管螺旋送进速度和方向。上位机和下位机通过CP5611 卡进行串口通讯。经实际生产运行证明，该超声波探伤系统中的PLC 控制方案运行稳定，满足要求。

　　2 系统硬件设计

　　厚壁钢管超声波探伤系统由上料单元、探伤主机、下料分选单元、超声波检测单元、控制单元五部分组成。探伤主机由探头、位置调整装置、定心装置、压紧装置、水耦合装置等组成。

　　一般采用探头静止、钢管螺旋前进，水耦合的方式对钢管进行探伤。探头发射的脉冲纵波，经水耦合，在管内产生折射横波，遇缺陷返回到探头。经超声波检测单元判别比较，正品钢管送入正品区(下料)，否则送入次品区(分选)。

　　根据超声波探伤系统的功能、I/O 点数、存储容量、输出负载的特点，选用西门子S7-224(AC/DC/继电器)。总体结构控制图，如图1 所示。

　　PLC 是整个控制系统的核心部件，它主要接受外部传感器和按钮信号、执行用户程序和实时检测运行状态，并将运行运行状态反馈给工控机;当钢管有缺陷时，工控机反馈给PLC，驱动声光报警和喷标程序。

　　3 系统软件设计

　　控制部分程序主要包括上料、压轮、滚道、检测、下料和分选各段程序。软件控制流程图，如图2 所示。

　　(1)上料功能程序当整个超声波探伤系统启动时，程序控制上料机构拨动一根钢管到上料滚道内，实现自动上料。上料时，超声波系统处于自动探伤，并且滚道正向转动。

　　(2)下料、分选功能程序当一根钢管探伤结束后，根据工控机反馈回的信号，将有伤的钢管进行分选处理，无伤的钢管进行下料处理。当钢管处于下料或分选状态时，系统处于自动探伤状态，滚道正向转动。钢管下料或分选后，若所有接近开关没有感应信号，则滚道电机停止，否则，进行下一根钢管的检测。

　　(3)检测处理程序钢管进入检测区时，水耦合泵喷水，超声波探伤开始。经超声波检测系统对探头反馈回的波形进行比较，若超过标准，则工控机反馈给PLC，启动声光报警程序，且对钢管有伤部位进行标伤，同时在工控机内进行数据保存和生成报表。