雙模輪胎定型硫化機TP614/NT控制系統(tǒng)技術(shù)簡要說明
2014-06-20
7720核心提示：硫化工序是將橡膠置于特定的溫度和壓力下，在添加劑的作用下，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)及一定的時間后，使橡膠從短分子鏈變?yōu)殚L分子鏈結(jié)構(gòu)，從而具有了耐磨、彈性好等優(yōu)良性能。
硫化工序是將橡膠置于特定的溫度和壓力下，在添加劑的作用下，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)及一定的時間后，使橡膠從短分子鏈變?yōu)殚L分子鏈結(jié)構(gòu)，從而具有了耐磨、彈性好等優(yōu)良性能。
輪胎硫化是輪胎加工的最后一道工序，對輪胎的最終質(zhì)量起著極其重要的作用，其中溫度、壓力和時間的控制是非常關(guān)鍵的。
作為一個好的硫化機控制系統(tǒng)，最重要的就是對溫度、壓力和時間的控制精度要高，當(dāng)然還應(yīng)具有工藝參數(shù)調(diào)整方便，能對生產(chǎn)過程進行記錄，操作安全等功能。
硫化機TP614/NT自控系統(tǒng)正是利用了當(dāng)前的高科技產(chǎn)品來實現(xiàn)雙模硫化機的模塊控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)不僅提供了溫度、壓力和時間的高精度控制及生產(chǎn)記錄，并能實現(xiàn)顯示溫度、壓力曲線及方便地調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)，還提供了維修幫助，使用戶能夠快速排除可能的故障。另外本系統(tǒng)可以進行聯(lián)網(wǎng)以構(gòu)成車間級網(wǎng)絡(luò)，對車間內(nèi)所有T而14進行數(shù)據(jù)管理。本系統(tǒng)經(jīng)過一年多的實際使用，證明其運行穩(wěn)定、可靠、安全，幾乎無故障。
下面我們簡要地分析一下系統(tǒng)性能。
1 系統(tǒng)基本構(gòu)成
本系統(tǒng)是三級模塊化系統(tǒng)，包括由TP200控制系統(tǒng)與TP614工業(yè)計算機組成TP614控制系統(tǒng)，可由多臺TP614控制系統(tǒng)與TP614/NT車間管理級微機組成的TP614/NT車間管理級控制系統(tǒng)。
1.1 TP200子系統(tǒng)
TP200子系統(tǒng)是由可編程序控制器(Programable Logical Contriler簡稱PIC)，多種供電，指令元件，氣動控制元件，溫度、壓力檢測控制元件及接線、接管接口組成。在PLC中裝有硫化機工藝生產(chǎn)實時控制程序，用于控制硫化機的各種位置動作、時序控制和外溫外壓調(diào)節(jié)及內(nèi)溫、內(nèi)壓的檢測。
TP200子系統(tǒng)是本系統(tǒng)的控制核心，在TP200子系統(tǒng)中，還可具體劃分為供電系統(tǒng)、PLC主電機控制部分，氣動控制系統(tǒng)(即氣動柜)和模擬量控制系統(tǒng)等。
1.1.1 供電子系統(tǒng)
供電子系統(tǒng)是為控制系統(tǒng)提供系統(tǒng)限流的三相380V AC、系統(tǒng)變壓器隔離的220V AC和開關(guān)電源提供的、用于PLC模板供電、開關(guān)量輸入、模擬量輸入輸出等的24V 配。
1.1.2 PLC
PLC及其中的程序控制硫化機的所有動作，包括外溫、外壓的測控和內(nèi)溫內(nèi)壓的檢測，并通過RS232C通訊方式與TP614工業(yè)計算機進行事時通訊，可以說PLC是本控制系統(tǒng)的心臟。為了確保系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、快速計算能力和高精度，本系統(tǒng)采用了Siemens公司的S7-300型PLC，其處理器6ES7-314-1AE01-0AA0的邏輯位處理速度高達0.3μs/指令，而數(shù)字運算處理速度也僅1μs /指令，其模入和模出模板也都是12位的，也就是精度可高達2.5%，具體數(shù)據(jù)如下:
CPU 6ES7-324
1M 6ES7-385
AI 6ES7-331
A0 6ES7-332
DI 6ES7-321
D0 6ES7-322
CP 6ES7-340
1.1.3 主電機控制部分
主電機控制部分用于開/合模電機的正反轉(zhuǎn)控制及制動控制，包括面上的線路上連鎖的接觸器和一只熱保護繼電器，以及用于電機制動線圈的一只接觸器和一套整流裝置。
1.1.4 氣動控制部分(氣動柜)
氣動控制部分用于對硫化機各種動作的氣控驅(qū)動，包括氣源處理原件、調(diào)節(jié)閥、手控閥及電磁閥等。
1.1.5 模擬量控制系統(tǒng)
模擬量控制系統(tǒng)主要是用來實現(xiàn)高精度的外壓、外溫測控及內(nèi)溫、內(nèi)壓的測量，源系統(tǒng)嚴(yán)格地說應(yīng)包括PLC中的模入模出板和PID調(diào)節(jié)程序，以及壓力變送器、電氣轉(zhuǎn)換器和薄膜調(diào)節(jié)閥等部件。
1.2 工業(yè)計算機TP614
TP614工業(yè)計算機是系統(tǒng)在線的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和人機接口，其中的組態(tài)化軟件在運行時以中文菜單方式驅(qū)動，易學(xué)易懂。使用簡單的功能鍵便可完成對工藝參數(shù)的設(shè)定、修改，對溫度壓力的實時曲線顯示和歷史記錄曲線的顯示，對硫化時序的監(jiān)視及自由的延時硫化控制，以及對硫化機各種輸入輸出的實時狀態(tài)的監(jiān)視及溫度、壓力等重要參數(shù)的實時顯示等功能。
1.3 TP614/NT車間級管理系統(tǒng)(選件)
硫化車間使用多臺TP614控制系統(tǒng)時，通過對其中多臺TP614工業(yè)計算機聯(lián)網(wǎng)，并使用TP64/NT車間管理級微機，即可構(gòu)成TP614/NT車間管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于監(jiān)控各臺TP614控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)及網(wǎng)上數(shù)據(jù)管理，并可方便地通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場機臺。
2 系統(tǒng)功能
2.1 TP200控制子系統(tǒng)功能
(1)開/合?？刂萍爸苿?；
(2)機械手控制；
(3)上、下環(huán)控制及定型控制；
(4)卸胎器動作控制；
(5)硫化時序控制；
(6)外溫、外壓高精度雙調(diào)節(jié)；
(7)內(nèi)溫、內(nèi)壓測量；
(8)實時數(shù)據(jù)傳遞。
2.2 TP614工業(yè)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能
(1)工藝參數(shù)的設(shè)定，修改和儲存等；
(2)延時硫化時間的設(shè)定和控制；
(3)溫度、壓力的實時數(shù)字顯示；
(4)溫度、壓力的實時曲線顯示；
(5)溫度、壓力和時間對應(yīng)的生產(chǎn)記錄大信息量，長時間存儲；
(6)膠囊使用次數(shù)的顯示；
(7)各種歷史記錄的顯示和轉(zhuǎn)儲到軟盤等功能；
(8)硫化時序的實時柱型圖顯示；
(9)實時硫化機各種位置狀態(tài)信號和控制輸出信號的顯示(可幫助操作，維修人員及時排除外圍故障)。
2.3 TP614/NT車間管理級系統(tǒng)功能
(1)對各TP614控制系統(tǒng)的生產(chǎn)情況和工藝數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控；
(2)對各TP614控制系統(tǒng)的生產(chǎn)報表統(tǒng)計；
(3)對各T時14控制系統(tǒng)的歷史生產(chǎn)記錄的檢閱和轉(zhuǎn)存；
(4)對各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)和曲線(包括歷史記錄曲線)的打印等。
3 系統(tǒng)的優(yōu)越性
除本系統(tǒng)外，雙模硫化機控制系統(tǒng)的類型還有兩種:一種PLC+三針記錄儀并用三針記錄儀來調(diào)節(jié)外壓(及外溫)，另一種是上一種的改進型及增加觸摸屏，即解決了以前工藝參數(shù)輸入較困難的問題，并使人一機接口變得相應(yīng)友好，但仍未能實現(xiàn)曲線顯示，生產(chǎn)記錄不精確，外溫、外壓調(diào)節(jié)精度差等缺點，且系統(tǒng)配置顯冗余。近來也有廠家在系統(tǒng)中增加模人模出及二次元件，增加了調(diào)節(jié)精度，但在記錄方面仍采用三針記錄儀(或二臺二針記錄儀)，且工藝參數(shù)修改仍需增加觸摸屏，從而使系統(tǒng)更為冗余，性能/價格比較低。
從上可以看出，后者僅是對原控制系統(tǒng)的一種技改，而達不到革新的標(biāo)準(zhǔn)。
本系統(tǒng)對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了革新，并引人了高科技，從而使系統(tǒng)在主要部件上采用了高標(biāo)準(zhǔn)、高性能的器件后，成本價格比上述系統(tǒng)同比性能下的成本價格(采用性能較差的器件)還要低，無論是在穩(wěn)定性、可靠性、安全性方面都更顯優(yōu)越。另外，調(diào)節(jié)精度.同比也較高，人機界面也要好得多(中文彩色圖形顯示)，更為重要的是本系統(tǒng)具有可聯(lián)網(wǎng)的性能，而上述系統(tǒng)是很難做到的。
輪胎硫化是輪胎加工的最后一道工序，對輪胎的最終質(zhì)量起著極其重要的作用，其中溫度、壓力和時間的控制是非常關(guān)鍵的。
作為一個好的硫化機控制系統(tǒng)，最重要的就是對溫度、壓力和時間的控制精度要高，當(dāng)然還應(yīng)具有工藝參數(shù)調(diào)整方便，能對生產(chǎn)過程進行記錄，操作安全等功能。
硫化機TP614/NT自控系統(tǒng)正是利用了當(dāng)前的高科技產(chǎn)品來實現(xiàn)雙模硫化機的模塊控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)不僅提供了溫度、壓力和時間的高精度控制及生產(chǎn)記錄，并能實現(xiàn)顯示溫度、壓力曲線及方便地調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)，還提供了維修幫助，使用戶能夠快速排除可能的故障。另外本系統(tǒng)可以進行聯(lián)網(wǎng)以構(gòu)成車間級網(wǎng)絡(luò)，對車間內(nèi)所有T而14進行數(shù)據(jù)管理。本系統(tǒng)經(jīng)過一年多的實際使用，證明其運行穩(wěn)定、可靠、安全，幾乎無故障。
下面我們簡要地分析一下系統(tǒng)性能。
1 系統(tǒng)基本構(gòu)成
本系統(tǒng)是三級模塊化系統(tǒng)，包括由TP200控制系統(tǒng)與TP614工業(yè)計算機組成TP614控制系統(tǒng)，可由多臺TP614控制系統(tǒng)與TP614/NT車間管理級微機組成的TP614/NT車間管理級控制系統(tǒng)。
1.1 TP200子系統(tǒng)
TP200子系統(tǒng)是由可編程序控制器(Programable Logical Contriler簡稱PIC)，多種供電，指令元件，氣動控制元件，溫度、壓力檢測控制元件及接線、接管接口組成。在PLC中裝有硫化機工藝生產(chǎn)實時控制程序，用于控制硫化機的各種位置動作、時序控制和外溫外壓調(diào)節(jié)及內(nèi)溫、內(nèi)壓的檢測。
TP200子系統(tǒng)是本系統(tǒng)的控制核心，在TP200子系統(tǒng)中，還可具體劃分為供電系統(tǒng)、PLC主電機控制部分，氣動控制系統(tǒng)(即氣動柜)和模擬量控制系統(tǒng)等。
1.1.1 供電子系統(tǒng)
供電子系統(tǒng)是為控制系統(tǒng)提供系統(tǒng)限流的三相380V AC、系統(tǒng)變壓器隔離的220V AC和開關(guān)電源提供的、用于PLC模板供電、開關(guān)量輸入、模擬量輸入輸出等的24V 配。
1.1.2 PLC
PLC及其中的程序控制硫化機的所有動作，包括外溫、外壓的測控和內(nèi)溫內(nèi)壓的檢測，并通過RS232C通訊方式與TP614工業(yè)計算機進行事時通訊，可以說PLC是本控制系統(tǒng)的心臟。為了確保系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性、快速計算能力和高精度，本系統(tǒng)采用了Siemens公司的S7-300型PLC，其處理器6ES7-314-1AE01-0AA0的邏輯位處理速度高達0.3μs/指令，而數(shù)字運算處理速度也僅1μs /指令，其模入和模出模板也都是12位的，也就是精度可高達2.5%，具體數(shù)據(jù)如下:
CPU 6ES7-324
1M 6ES7-385
AI 6ES7-331
A0 6ES7-332
DI 6ES7-321
D0 6ES7-322
CP 6ES7-340
1.1.3 主電機控制部分
主電機控制部分用于開/合模電機的正反轉(zhuǎn)控制及制動控制，包括面上的線路上連鎖的接觸器和一只熱保護繼電器，以及用于電機制動線圈的一只接觸器和一套整流裝置。
1.1.4 氣動控制部分(氣動柜)
氣動控制部分用于對硫化機各種動作的氣控驅(qū)動，包括氣源處理原件、調(diào)節(jié)閥、手控閥及電磁閥等。
1.1.5 模擬量控制系統(tǒng)
模擬量控制系統(tǒng)主要是用來實現(xiàn)高精度的外壓、外溫測控及內(nèi)溫、內(nèi)壓的測量，源系統(tǒng)嚴(yán)格地說應(yīng)包括PLC中的模入模出板和PID調(diào)節(jié)程序，以及壓力變送器、電氣轉(zhuǎn)換器和薄膜調(diào)節(jié)閥等部件。
1.2 工業(yè)計算機TP614
TP614工業(yè)計算機是系統(tǒng)在線的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)和人機接口，其中的組態(tài)化軟件在運行時以中文菜單方式驅(qū)動，易學(xué)易懂。使用簡單的功能鍵便可完成對工藝參數(shù)的設(shè)定、修改，對溫度壓力的實時曲線顯示和歷史記錄曲線的顯示，對硫化時序的監(jiān)視及自由的延時硫化控制，以及對硫化機各種輸入輸出的實時狀態(tài)的監(jiān)視及溫度、壓力等重要參數(shù)的實時顯示等功能。
1.3 TP614/NT車間級管理系統(tǒng)(選件)
硫化車間使用多臺TP614控制系統(tǒng)時，通過對其中多臺TP614工業(yè)計算機聯(lián)網(wǎng)，并使用TP64/NT車間管理級微機，即可構(gòu)成TP614/NT車間管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)用于監(jiān)控各臺TP614控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)及網(wǎng)上數(shù)據(jù)管理，并可方便地通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場機臺。
2 系統(tǒng)功能
2.1 TP200控制子系統(tǒng)功能
(1)開/合?？刂萍爸苿?；
(2)機械手控制；
(3)上、下環(huán)控制及定型控制；
(4)卸胎器動作控制；
(5)硫化時序控制；
(6)外溫、外壓高精度雙調(diào)節(jié)；
(7)內(nèi)溫、內(nèi)壓測量；
(8)實時數(shù)據(jù)傳遞。
2.2 TP614工業(yè)計算機監(jiān)控系統(tǒng)的功能
(1)工藝參數(shù)的設(shè)定，修改和儲存等；
(2)延時硫化時間的設(shè)定和控制；
(3)溫度、壓力的實時數(shù)字顯示；
(4)溫度、壓力的實時曲線顯示；
(5)溫度、壓力和時間對應(yīng)的生產(chǎn)記錄大信息量，長時間存儲；
(6)膠囊使用次數(shù)的顯示；
(7)各種歷史記錄的顯示和轉(zhuǎn)儲到軟盤等功能；
(8)硫化時序的實時柱型圖顯示；
(9)實時硫化機各種位置狀態(tài)信號和控制輸出信號的顯示(可幫助操作，維修人員及時排除外圍故障)。
2.3 TP614/NT車間管理級系統(tǒng)功能
(1)對各TP614控制系統(tǒng)的生產(chǎn)情況和工藝數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控；
(2)對各TP614控制系統(tǒng)的生產(chǎn)報表統(tǒng)計；
(3)對各T時14控制系統(tǒng)的歷史生產(chǎn)記錄的檢閱和轉(zhuǎn)存；
(4)對各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)和曲線(包括歷史記錄曲線)的打印等。
3 系統(tǒng)的優(yōu)越性
除本系統(tǒng)外，雙模硫化機控制系統(tǒng)的類型還有兩種:一種PLC+三針記錄儀并用三針記錄儀來調(diào)節(jié)外壓(及外溫)，另一種是上一種的改進型及增加觸摸屏，即解決了以前工藝參數(shù)輸入較困難的問題，并使人一機接口變得相應(yīng)友好，但仍未能實現(xiàn)曲線顯示，生產(chǎn)記錄不精確，外溫、外壓調(diào)節(jié)精度差等缺點，且系統(tǒng)配置顯冗余。近來也有廠家在系統(tǒng)中增加模人模出及二次元件，增加了調(diào)節(jié)精度，但在記錄方面仍采用三針記錄儀(或二臺二針記錄儀)，且工藝參數(shù)修改仍需增加觸摸屏，從而使系統(tǒng)更為冗余，性能/價格比較低。
從上可以看出，后者僅是對原控制系統(tǒng)的一種技改，而達不到革新的標(biāo)準(zhǔn)。
本系統(tǒng)對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了革新，并引人了高科技，從而使系統(tǒng)在主要部件上采用了高標(biāo)準(zhǔn)、高性能的器件后，成本價格比上述系統(tǒng)同比性能下的成本價格(采用性能較差的器件)還要低，無論是在穩(wěn)定性、可靠性、安全性方面都更顯優(yōu)越。另外，調(diào)節(jié)精度.同比也較高，人機界面也要好得多(中文彩色圖形顯示)，更為重要的是本系統(tǒng)具有可聯(lián)網(wǎng)的性能，而上述系統(tǒng)是很難做到的。
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