輪胎胎坯在線自動稱量系統

黃子君，秦紅春

(樺林佳通輪胎有限公司，黑龍江 牡丹江 157032)

輪胎企業對輪胎品質以及成本控制等的要求日益提高，各類在線檢測系統被廣泛應用，幾種主要檢測方式有溫度、壓力、質量、長度、流量等。其中質量在線檢測系統在輪胎制造企業的生產中應用很普遍，但主要是應用在輪胎關鍵部件上，如胎冠、胎側等部件。原理是根據各部件膠料的幾何尺寸、以及膠料密度計算出各部件的質量，應用米秤、胎冠終端秤等進行在線檢測稱量。為了保證每條胎坯都能夠達到質量標準，以及能夠及時分析膠料使用情況，僅對部分部件進行質量控制還不夠，還需要對胎坯質量進行稱量、分析，因此在成型機加裝胎坯自動稱量系統便應運而生。

1 自動稱量系統架構

下面以半鋼乘用子午胎成型機為例，講述輪胎胎坯自動稱量系統。該系統包括稱量、數據傳送道PLC、數據比較、檢測結果輸出、動作控制以及多臺成型機數據上傳到一臺上位機進行保存等。既保證了產品異常及時的反饋，又能對整個輪胎膠料使用進行系統的分析，既保證了輪胎品質又有效的控制了原材料的使用。

圖1為整個系統構架。

2 胎坯稱量

使用梅特勒托利多的IND331稱重儀表、PBA220-BC60稱重臺面（稱量范圍0～50 kg，檢定精度0.02 kg）。在稱重臺面上加裝傳送輥床，以便于輪胎傳送，以下為稱重側的接線及儀表的通訊設置。

圖1 自動衡量系統控制框圖

（1）IND331稱重儀表通訊模式： 命令輸出模式。

（2）IND331稱重儀表COM1通信協議：波特率：9600；數據位：8；停止位：1；校驗位：無。

3 觸摸屏程序編寫

在觸摸屏畫面新增稱重顯示畫面（圖2）以及稱重標準設定畫面，在編寫畫面時需注意標準值地址需是連續的，并且標準偏差也需是連續的，以便在編寫PLC程序時能夠進行變址訪問。

4 三菱Q系列PLC設置及程序編寫

在原PLC系統的基礎上增加串口模塊QJ71C24以及以太網模塊QJ71E71-100，其中串口模塊是為了讀取稱重儀表上的數據，以太網模塊是為了把檢測數據、該機臺生產的輪胎規格以及該規格標準偏差等數據，上傳到PC以便保存。下面介紹兩個模塊的硬件設置以及PLC程序編寫。

圖2 稱重顯示畫面

4.1 串口模塊的設置及程序編寫

串口模塊的硬件設置根據稱重儀表的設置對應的PLC設置如圖3，需注意IND331只支持無序通訊協議如使用其他儀表需使用相應的通訊協議，“開關一”的設置需要與上面IND331的串口設置相匹配，具體設置方式請參考三菱串口通訊手冊。

圖4為PLC向稱重儀表發送“P”的程序，稱重儀表在命令輸出模式時只有接收到P字符串時才發送檢測數據、單位等。

圖5為PLC接收稱重儀表發送的數據的程序。

圖4 PLC向稱重儀表發送指令

圖5 PLC接收稱重儀表數據

因自稱重儀表接收的數據為ASCII碼形式，因此還需要進行換算成十進制數，便于我們讀取識別。同時設計該系統通過稱量值與標準值的比較，自動判斷該胎坯質量為合格、偏輕還是偏重。用此檢測結果控制胎坯傳送升降機：檢測合格的胎坯可以提升傳送到硫化工序，不合格的胎坯不進行提升。為了便于目視化管理，還可以用指示燈顯示檢測結果，如綠色常亮為合格，紅燈閃爍為超重，黃燈閃爍為超輕。

為避免一些人為因素的干擾，讓自動稱量系統誤判斷有胎坯需要稱重，因此在程序中又加入了執行檢測稱重的條件：檢測數據大于5 kg、連續存在5 s、檢測數據波動在0.02 kg以下，這些條件同時滿足才開始進行數據檢測。另外還在此系統中附加了對胎坯個數計數的功能。

4.2 以太網模塊的設置

在“PLC參數”中的“IO分配”項中對以太網模塊進行設置設置，該模塊起始XY值在本程序中為220，在網絡參數的以太網設置中設置如圖，其中起始IO需同IO分配中的值一致：

打開操作“設置設置”如下，其中IP地址可根據需要設置需注意IP各機臺IP地址前三位需相同，最后一位不能相同，在打開設置中協議選擇TCP協議打開方式選擇MELSOFT連接方式，其他項目初始值即可。

因上位機與PLC使用的Labview的Ni opc組態設置，不需要在PLC中編寫程序進行數據傳送，只需要上位機直接讀PLC數據即可。

圖6 以太網模塊設置

5 上位機Niopc硬件組態及Labview程序編寫

首先設置TCP/IP為固定IP需同以太網設置的IP地址前三位相同，并且最后一位不同即可，如PLC以太網設置為192.168.1.40，上位機的IP地址在這里設置為192.168.1.100，子網掩碼設置為255.255.255.0，其他項目設置為默認即可。

5.1 使用 labview的ni opc server進行與PLC組態

首先添加一個通道命名通道名稱可以用機臺號，設置device driver為 Mitsubishi-Ethernet其他默認可，在此通道下添加一個device設置設備名稱下一步選擇device model為Q Seies，下一步設置ID為192.168.1.40 N0:255其中192.168.1.40為連接的PLC以太網模塊設置IP地址一致，其他項目默認即可。在該設備下添加需要的Tag，如PLC中的檢測數值、標準值、標準偏差、狀態檢測以及規格名稱等需要的地址值。還有一個需要特別注意的事項，我在測試中發現，如果用同一通道使用幾臺設備的話，在一臺設備有問題時其他的傳送速率會受到嚴重影響。因此在添加下一個機臺時，應添加一個新的通道，而不是在同一通道下添加新設備。

5.2 Laview程序編寫

下面介紹如何在Labview主程序中編寫數據運算、在文本文件中寫入檢測數據及狀態等。

為了便于快速查詢檢測信息、數據分析、異常問題、每天的檢測條數、不合格條數等，進行程序編寫把每天的數據存儲在一個文件中，并且能夠做到檢測數據精確到幾點幾分幾秒。

6 結束語

通過輪胎胎坯自動稱量系統檢測、記錄每一條輪胎的重量，能夠及時發現半成品的異常情況，及時處理避免批量事故的產生；能夠完全避免質量不合格胎坯進入下工序；同時完整的胎坯稱重數據庫，能夠支持各工段及時分析部件的加工精度，既避免因超重而引起的成本上升，又避免了因超輕引起的品質不良。