石油钢管在使用前需要进行多种检测,只有经检测合格的石油钢管才能投入使用,而其中,通径是检测石油钢管是否合格的必要工序之一。当前,国内石油钢管厂家在其生产线中使用人工或传统通径机来进行钢管的通径检测。随着人工成本的增长,人工通径方式已经渐渐被淘汰。而传统通径机的工作效率和自动化水平仍无法满足石油钢管厂家的需求。因此,研发一种工作效率和自动化水平都能满足石油钢管厂家需求的新型钢管通径机刻不容缓。本文以“常宝钢管股份有限公司热轧精整线通径工位自动化改造项目”为背景,研究了钢管通径的工作原理,完成了通径机的总体方案设计;对通径主机和辅机的机械机构进行了详细的设计;设计了通径机的气动系统;使用PLC和工控机共同组成通径机的控制系统;完成了PLC(下位机)程序和上位机(工控机)监控程序的设计。论文的具体研究内容如下:首先,说明了课题的来源和意义,介绍了钢管通径机的研究现状,提出了本文的主要研究内容。其次,根据钢管自动通径系统的设计要求,提出了通径机的机械部分和控制部分的总体设计方案,选择了气缸、电缸和电机作为通径机的主要执行元件。随后,完成了通径主机(通径规推送机构、通径规对中机构和吹气机构)和通径辅机(台架机构、翻管机构、废料仓、通径规回收机构和通径规上料机构)机械部分的结构设计;提出了通径机机械部分的现场安装要求。然后,介绍了气缸的选型参数、配管的有效截面积和气动三联件选型的计算方法;设计了通径机的气动原理图,并对其使用的气动元件进行了选型。随后,对钢管自动通径系统的控制系统进行设计,介绍了通径主机和通径辅机各机构的控制要求,统计了I/O点数,对现场操作台进行了设计,完成了PLC各模块、传感器、通径规回收机构电机、变频器和对中机构电缸的选型;设计了控制系统的电气回路和通信网络;根据控制要求,使用STEP7编程软件和Force Control组态软件分别设计了自动通径系统的PLC控制程序和上位机监控程序。最后,对钢管自动通径系统的研发工作进行了总结和展望。