輪胎密煉機加磺控制系統設計

彭軍強,于鴻彬,靳曉曙（天津工業大學　機械工程學院　天津市現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設計

彭軍強,于鴻彬,靳曉曙
（天津工業大學機械工程學院天津市現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，實現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的錯誤。

關鍵詞：密煉機；輪胎；無線傳輸

0　前言

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

天津萬達集團是一家專門生產各種輪胎產品的大型企業，目前可生產全規格自行車內外胎、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，隨著集團的發展和壯大，迫切需要結合先進技術對現有的大量設備進行升級改造，進一步提高企業的生產水平和市場競爭力。

1　系統開發背景

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控制系統上，開發了基于無線傳輸技術的計算機控制系統。

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）無線數據采集板負責采集重力傳感器的重量信息數據，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送來的數據并顯示在屏幕上，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）控制系統根據采集板采集到的數據，將控制命令發送給無線控制板，無線控制板通過無線網絡將命令發送到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，控制系統將其存入數據庫，數據內容可通過U盤讀取。

根據以上方案，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。

3　硬件選擇及設計

3.1硬件選擇

根據系統方案設計，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，選用了工業用觸摸屏來代替傳統的按鈕，該款觸摸屏是專為工業環境下設計的，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級產品，具有靈敏度高，稱重準確，安全可靠等特點。

3.2數據采集控制板設計

根據控制系統需要，自主開發設計了具有無線數據傳輸功能的數據采集控制板，其結構原理如圖2所示。

開發的數據采集控制板具有如下主要功能：

（1）數據采集功能。1）通過串口采集稱重傳感器發送的重量

信息；2）通過串口讀取PLC的數據存儲器數值。

（2）控制功能。傳輸數據到PLC，控制傳輸帶的運行

4　系統軟件設計

4.1系統模塊化設計

系統軟件采用Visual Studio 2008進行控制系統界面的設計開發，后臺采用SQL Server 2008 數據庫進行數據的存儲和查詢。采用C/S架構進行軟件開發。

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

系統主要分為三個模塊：重量顯示模塊，數據庫操作模塊和PLC通訊模塊三個主要模塊，其中重量顯示實現重量數據的分析處理和顯示，PLC通訊模塊負責重量數據，控制信息的無線傳輸功能，而數據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據的需求，增加了數據庫導入模塊完成此功能。

4.2系統主界面

系統開發的主界面如圖4所示。

其中，1為工藝基本信息顯示區，2為工藝數據顯示區，3為產量顯示區，4為命令區，5為重量顯示區

5　系統應用效果

此控制系統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的漏加和錯加的現象。同時，由于系統保存了所有的膠料，磺料的重量信息，還有相應的各種工藝參數，工廠對于產品的質量控制和質量追溯都有了基礎和依據。

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，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。

參考文獻：

[1]閆宏輝,孫峰.GK400密煉機上輔機自動配料及控制系統[J].橡膠工業,2006(53):110-112.

[2]趙興森,文生平,徐永謙.基于PLC的自動配料控制系統設計[J].計算機測量與控制,2013,21(04):962-964.

[3]呂黎.PLC和觸摸屏在等離子處理機控制系統中的應用[J].機械工程與自動化,2009(03):139-140．

[4]王亞平．基于PLC的物料定量給料系統的設計[J].自動化儀表，2006,27(08):34-36．

基金項目：天津市高等學校科技發展基金計劃項目，物聯網環境下熱處理過程的優化控制研究及應用，20100405

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