彭軍強,于鴻彬,靳曉曙（天津工業(yè)大學　機械工程學院　天津市現(xiàn)代機電裝備技術重點實驗室,天津　300160）

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輪胎密煉機加磺控制系統(tǒng)設計

彭軍強,于鴻彬,靳曉曙
（天津工業(yè)大學機械工程學院天津市現(xiàn)代機電裝備技術重點實驗室,天津300160）

摘 要：輪胎生產中，密煉機加磺工序對輪胎的質量有重要影響，針對工廠原有的密煉機人工送料，本文利用無線傳輸技術結合PLC控制技術，設計了密煉機加磺控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對膠料和磺料的精確計量和控制，提高了工廠的生產效率，大大減少了人工可能出現(xiàn)的錯誤。

關鍵詞：密煉機；輪胎；無線傳輸

0　前言

網(wǎng)絡技術的發(fā)展大大促進了當今工業(yè)生產的技術水平，利用無線通信技術對工廠原有的設備或生產線進行改造，對于提高現(xiàn)有設備的易用性，便利性，提高企業(yè)的生產效率和水平都具有重要的現(xiàn)實意義。

天津萬達集團是一家專門生產各種輪胎產品的大型企業(yè)，目前可生產全規(guī)格自行車內外胎、摩托車胎、人力車胎、汽車、農用車輪胎等，擁有大中型專用設備2100多臺，具有年設計50萬套能力的汽車輪胎生產線，隨著集團的發(fā)展和壯大，迫切需要結合先進技術對現(xiàn)有的大量設備進行升級改造，進一步提高企業(yè)的生產水平和市場競爭力。

1　系統(tǒng)開發(fā)背景

配料是生產工藝過程中一道非常重要的工序，配料的準確與否直接影響最終產品的性能。在橡膠生產中，生產不同規(guī)格的橡膠需要不同的原料，同種原料的用量不同。實際生產過程中需要上百個配方，每種配方又含有幾種到幾十種不同的原料，因此人工配料是一種重復性高、要求細致的體力勞動，不但效率低，而且容易配錯料。為了保證生產過程中加磺量能達到標準值，防止人工漏加藥料錯誤的發(fā)生，對輪胎密煉機加料和加磺過程進行控制，在原有的PLC控制系統(tǒng)上，開發(fā)了基于無線傳輸技術的計算機控制系統(tǒng)。

2　方案設計及原理

針對生產中遇到的問題，提出解決方案整體結構如圖1所示。

方案的原理及工作過程如下：

（1）傳送帶上是待加工輪胎，傳送帶下面裝有重力傳感器檢測膠料和磺的重量。

（2）無線數(shù)據(jù)采集板負責采集重力傳感器的重量信息數(shù)據(jù)，然后通過無線傳輸傳送到觸摸顯示屏上。

（3）觸摸顯示屏接受采集板發(fā)送來的數(shù)據(jù)并顯示在屏幕上，觸摸顯示屏左側顯示生產過程中需要的額定膠料量和額定加磺量，而中間顯示實際生產中的膠料量和加磺量，在屏幕上能夠實時觀測到生產進程。

（4）控制系統(tǒng)根據(jù)采集板采集到的數(shù)據(jù)，將控制命令發(fā)送給無線控制板，無線控制板通過無線網(wǎng)絡將命令發(fā)送到PLC控制板，如果實際加磺量達到額定值，則PLC控制傳送帶可以繼續(xù)向前傳輸；如果沒有達到額定值，則PLC控制傳送帶不可以傳輸，直到加磺量足夠。工作過程中，投膠時間以及混煉，每一步需要的時間通過PLC控制。

（5）每加工一組，采集板會將母膠重量和加磺量等相關信息匯總，控制系統(tǒng)將其存入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)內容可通過U盤讀取。

根據(jù)以上方案，可以達到控制加磺量的目的，并且工作人員可以實時監(jiān)控工作過程中膠料量與加磺量的具體變化，從而控制傳送帶的工作進度，避免錯誤的出現(xiàn)。

3　硬件選擇及設計

3.1硬件選擇

根據(jù)系統(tǒng)方案設計，硬件的選擇及設計如下：

（1）觸摸顯示屏：型號NPM—3070G。為了操作方便，選用了工業(yè)用觸摸屏來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的按鈕，該款觸摸屏是專為工業(yè)環(huán)境下設計的，具有良好的抗干擾能力和可靠性。

（2）PLC:型號：三菱FX3U-48M。三菱FX3U PLC是第三代微型可編程控制器，工作可靠，工業(yè)生產中用途廣泛。

（3）稱重傳感器：型號XK3130。此稱重傳感器是德國梅特勒托－托利多公司生產的工業(yè)級產品，具有靈敏度高，稱重準確，安全可靠等特點。

3.2數(shù)據(jù)采集控制板設計

根據(jù)控制系統(tǒng)需要，自主開發(fā)設計了具有無線數(shù)據(jù)傳輸功能的數(shù)據(jù)采集控制板，其結構原理如圖2所示。

開發(fā)的數(shù)據(jù)采集控制板具有如下主要功能：

（1）數(shù)據(jù)采集功能。1）通過串口采集稱重傳感器發(fā)送的重量

信息；2）通過串口讀取PLC的數(shù)據(jù)存儲器數(shù)值。

（2）控制功能。傳輸數(shù)據(jù)到PLC，控制傳輸帶的運行

4　系統(tǒng)軟件設計

4.1系統(tǒng)模塊化設計

系統(tǒng)軟件采用Visual Studio 2008進行控制系統(tǒng)界面的設計開發(fā)，后臺采用SQL Server 2008 數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的存儲和查詢。采用C/S架構進行軟件開發(fā)。

為了便于軟件的后期維護，采用了模塊化思想進行設計，根據(jù)系統(tǒng)功能，模塊劃分如圖3所示。

系統(tǒng)主要分為三個模塊：重量顯示模塊，數(shù)據(jù)庫操作模塊和PLC通訊模塊三個主要模塊，其中重量顯示實現(xiàn)重量數(shù)據(jù)的分析處理和顯示，PLC通訊模塊負責重量數(shù)據(jù)，控制信息的無線傳輸功能，而數(shù)據(jù)庫操作模塊完成各種信息的保存和查詢功能，其中為了滿足用戶批量導入數(shù)據(jù)的需求，增加了數(shù)據(jù)庫導入模塊完成此功能。

4.2系統(tǒng)主界面

系統(tǒng)開發(fā)的主界面如圖4所示。

其中，1為工藝基本信息顯示區(qū)，2為工藝數(shù)據(jù)顯示區(qū)，3為產量顯示區(qū)，4為命令區(qū)，5為重量顯示區(qū)

5　系統(tǒng)應用效果

此控制系統(tǒng)已經在天津萬達輪胎廠進行了安裝調試成功，改變了原有的手工計量磺重量的方式，提高了計量準確度，大大避免了原有人工加磺時可能出現(xiàn)的漏加和錯加的現(xiàn)象。同時，由于系統(tǒng)保存了所有的膠料，磺料的重量信息，還有相應的各種工藝參數(shù)，工廠對于產品的質量控制和質量追溯都有了基礎和依據(jù)。

6　結論

通過對天津萬達輪胎廠原有的密煉機加磺生產線進行改造，設計了輪胎密煉機加磺控制系統(tǒng)，解決了原有生產線的生產弊端，對于工廠輪胎質量的提高具有重要的意義。

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基金項目：天津市高等學校科技發(fā)展基金計劃項目，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下熱處理過程的優(yōu)化控制研究及應用，20100405

DOI :10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.01.262