轮胎密炼机加磺控制系统设计

彭军强,于鸿彬,靳晓曙（天津工业大学　机械工程学院　天津市现代机电装备技术重点实验室,天津　300160）



轮胎密炼机加磺控制系统设计

彭军强,于鸿彬,靳晓曙
（天津工业大学机械工程学院天津市现代机电装备技术重点实验室,天津300160）

摘 要：轮胎生产中，密炼机加磺工序对轮胎的质量有重要影响，针对工厂原有的密炼机人工送料，本文利用无线传输技术结合PLC控制技术，设计了密炼机加磺控制系统，实现了对胶料和磺料的精确计量和控制，提高了工厂的生产效率，大大减少了人工可能出现的错误。

关键词：密炼机；轮胎；无线传输

0　前言

网络技术的发展大大促进了当今工业生产的技术水平，利用无线通信技术对工厂原有的设备或生产线进行改造，对于提高现有设备的易用性，便利性，提高企业的生产效率和水平都具有重要的现实意义。

天津万达集团是一家专门生产各种轮胎产品的大型企业，目前可生产全规格自行车内外胎、摩托车胎、人力车胎、汽车、农用车轮胎等，拥有大中型专用设备2100多台，具有年设计50万套能力的汽车轮胎生产线，随着集团的发展和壮大，迫切需要结合先进技术对现有的大量设备进行升级改造，进一步提高企业的生产水平和市场竞争力。

1　系统开发背景

配料是生产工艺过程中一道非常重要的工序，配料的准确与否直接影响最终产品的性能。在橡胶生产中，生产不同规格的橡胶需要不同的原料，同种原料的用量不同。实际生产过程中需要上百个配方，每种配方又含有几种到几十种不同的原料，因此人工配料是一种重复性高、要求细致的体力劳动，不但效率低，而且容易配错料。为了保证生产过程中加磺量能达到标准值，防止人工漏加药料错误的发生，对轮胎密炼机加料和加磺过程进行控制，在原有的PLC控制系统上，开发了基于无线传输技术的计算机控制系统。

2　方案设计及原理

针对生产中遇到的问题，提出解决方案整体结构如图1所示。

方案的原理及工作过程如下：

（1）传送带上是待加工轮胎，传送带下面装有重力传感器检测胶料和磺的重量。

（2）无线数据采集板负责采集重力传感器的重量信息数据，然后通过无线传输传送到触摸显示屏上。

（3）触摸显示屏接受采集板发送来的数据并显示在屏幕上，触摸显示屏左侧显示生产过程中需要的额定胶料量和额定加磺量，而中间显示实际生产中的胶料量和加磺量，在屏幕上能够实时观测到生产进程。

（4）控制系统根据采集板采集到的数据，将控制命令发送给无线控制板，无线控制板通过无线网络将命令发送到PLC控制板，如果实际加磺量达到额定值，则PLC控制传送带可以继续向前传输；如果没有达到额定值，则PLC控制传送带不可以传输，直到加磺量足够。工作过程中，投胶时间以及混炼，每一步需要的时间通过PLC控制。

（5）每加工一组，采集板会将母胶重量和加磺量等相关信息汇总，控制系统将其存入数据库，数据内容可通过U盘读取。

根据以上方案，可以达到控制加磺量的目的，并且工作人员可以实时监控工作过程中胶料量与加磺量的具体变化，从而控制传送带的工作进度，避免错误的出现。

3　硬件选择及设计

3.1硬件选择

根据系统方案设计，硬件的选择及设计如下：

（1）触摸显示屏：型号NPM—3070G。为了操作方便，选用了工业用触摸屏来代替传统的按钮，该款触摸屏是专为工业环境下设计的，具有良好的抗干扰能力和可靠性。

（2）PLC:型号：三菱FX3U-48M。三菱FX3U PLC是第三代微型可编程控制器，工作可靠，工业生产中用途广泛。

（3）称重传感器：型号XK3130。此称重传感器是德国梅特勒托－托利多公司生产的工业级产品，具有灵敏度高，称重准确，安全可靠等特点。

3.2数据采集控制板设计

根据控制系统需要，自主开发设计了具有无线数据传输功能的数据采集控制板，其结构原理如图2所示。

开发的数据采集控制板具有如下主要功能：

（1）数据采集功能。1）通过串口采集称重传感器发送的重量

信息；2）通过串口读取PLC的数据存储器数值。

（2）控制功能。传输数据到PLC，控制传输带的运行

4　系统软件设计

4.1系统模块化设计

系统软件采用Visual Studio 2008进行控制系统界面的设计开发，后台采用SQL Server 2008 数据库进行数据的存储和查询。采用C/S架构进行软件开发。

为了便于软件的后期维护，采用了模块化思想进行设计，根据系统功能，模块划分如图3所示。

系统主要分为三个模块：重量显示模块，数据库操作模块和PLC通讯模块三个主要模块，其中重量显示实现重量数据的分析处理和显示，PLC通讯模块负责重量数据，控制信息的无线传输功能，而数据库操作模块完成各种信息的保存和查询功能，其中为了满足用户批量导入数据的需求，增加了数据库导入模块完成此功能。

4.2系统主界面

系统开发的主界面如图4所示。

其中，1为工艺基本信息显示区，2为工艺数据显示区，3为产量显示区，4为命令区，5为重量显示区

5　系统应用效果

此控制系统已经在天津万达轮胎厂进行了安装调试成功，改变了原有的手工计量磺重量的方式，提高了计量准确度，大大避免了原有人工加磺时可能出现的漏加和错加的现象。同时，由于系统保存了所有的胶料，磺料的重量信息，还有相应的各种工艺参数，工厂对于产品的质量控制和质量追溯都有了基础和依据。

6　结论

通过对天津万达轮胎厂原有的密炼机加磺生产线进行改造，设计了轮胎密炼机加磺控制系统，解决了原有生产线的生产弊端，对于工厂轮胎质量的提高具有重要的意义。

参考文献：

[1]闫宏辉,孙峰.GK400密炼机上辅机自动配料及控制系统[J].橡胶工业,2006(53):110-112.

[2]赵兴森,文生平,徐永谦.基于PLC的自动配料控制系统设计[J].计算机测量与控制,2013,21(04):962-964.

[3]吕黎.PLC和触摸屏在等离子处理机控制系统中的应用[J].机械工程与自动化,2009(03):139-140．

[4]王亚平．基于PLC的物料定量给料系统的设计[J].自动化仪表，2006,27(08):34-36．

基金项目：天津市高等学校科技发展基金计划项目，物联网环境下热处理过程的优化控制研究及应用，20100405

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