全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机控制系统改进

全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机控制系统改进
作者：魏茂勇
来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2016年第8期
魏茂勇
（双钱集团（新疆）昆仑轮胎有限公司，新疆乌鲁木齐831400）
摘要：为了对全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机的整机自动化程度，并对系统的安全
性和稳定性进行进一步的提高，更好地满足用户的需要，本文对全钢载重子午线轮胎一次法三
鼓成型机的控制系统进行了改进。

通过对全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机原控制系统的
特点进行分析，提出了具体的改进意见，供相关人员参考。

关键词：改进；控制系统；成型机
中图分类号：TQ336.1 文献标识码院A 文章编号院1673-1069（2016）23-142-2
0 引言
在轮胎生产中，全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机是一种非常重要的设备，为了满足
用户的需要，全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机的系统必须具有良好的安全性、易操作性、稳定性，具有较高的效率和精度，而且具有较低的故障率。

为了达到这一要求，应该立足于现
有的成型机的特点，对其进行进一步的改进和优化，积极应用conteolLogixPLC 控制系统，不
断提高其性能和精度。

1 全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机控制系统特点
全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机的原控制系统使用了以太网通讯和1756-L61CPU。

该系统中应用了1756-ENBT/A 模块，上位机能够通过路由器进行通信，并达到较快的网络响应
速度，这对于运行工程师联机诊断故障和监控程序非常有利。

原系统的CPU 的存储容量为2MB，程序保护的方式包括存储卡、电池和电源，能够实现伺服程序和逻辑系统的一体化，从而便捷
地进行下载和上传。

由于该系统使用的编程方式是梯形图编程，因此具有良好的可读性和在线
诊断能力[1]。

原系统使用的处理方式为DeviceNet 多分站处理方式，可以通过网络进行统一配电，总线
长度为100 米以下，而且其具有误接线保护功能，具有较快的网络传输速度，能够实现网络节
点设备的带电更换。

现场维修比较便利。

这种方式有利于便利的安装，以及系统的维护和故障
诊断，还可以连接第三方接口设备。

原系统采用触摸屏操作，不仅外形美观，对配线和接线的
数量进行了节约，安全性能较好，具有全面的报警信息。

原系统还使用SERCOS 光纤网络来对
伺服进行连接[ 2]。

2 全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机控制系统的改进措施
在对全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机控制系统进行改进的过程中应该保留原系统的
优点，运用conteolLogixPLC 控制系统对其进行改进，从而对安装和开发的工作量进行减小，
保障该系统的整体性能和可靠性。

2.1 系统结构
系统结构主要包括现场总线、伺服网络、上位机系统几个主要部分。

①现场总线的主要用途是对具有相关接口的第三方设备、各I/O 工作站和现场变频器进行
连接。

②伺服网络，主要使用的是SERCOS 光纤网络，对各伺服驱动器进行串行连接，其优点
在于具有较快的传送速度和较强的抗干扰能力。

本次改进使用了1756-M16SE 16 轴数字伺服传
动SERCOS驱动卡模块作为伺服驱动。

③通过以太网模块，将PLC 和工业计算机连接起来，提
高原系统的自动化程度。

以windows操作系统作为上位机软件的基础，为了使程序的扫描周期
缩短，可以运用即时通讯方式。

该软件具有故障详细诊断、设备参数设置、工作过程状态监视、轮胎工艺配方管理等功能，对故障数据、工作状态数据、轮胎工艺配方等信息进行编辑和储存，使用比较便利。

用户可以自由配置计算机的操作权限，输入口令和用户名之后进行相应的操作，与人工操作习惯基本吻合，具有良好的可靠性和美观性。

2.2 改进措施
在对全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机控制系统进行改进的过程中，主要是对硬件、
软件进行相应的改进，改进的目的在于进一步提高该系统的自动化程度，使程序扫描时间进行
进一步的缩短，提高系统的安全性能，降低劳动强度。

对原有的报警系统进行完善，便于进行
故障处理，提高系统的可维护性，对设备故障率进行进一步的控制和降低。

通过改进能够使全
钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机控制系统的可靠性得到有效的提高，从而提升轮胎生产企
业的相关技术水平。

2.2.1 改进硬件
①改进主PLC 机架，将原有的13 槽减少为4 槽，对原有的SERCOS、DNB 和CPU 进行保留，适当增加以太网通讯模块[3]。

②改进远程I/O 模块，将原有的1794 系列模块改造为AB FlexLogix1790 系列I/O 模块。

③改进伺服驱动系统，将原系统中的伺服电动机数量增加到16 个，进一步提高系统的精度。

④改进变频器系统，使用Power Flex40 系列变频器来替代原有
的Power Flex70 系列变频器，用于控制导开部分，提高供料速度。

2.2.2 改进软件
与硬件部分的改进相比，对软件部分的改进相对比较复杂。

①改进自定义数据结构，这是为了提高程序的阅读便利性，改进后的系统能够根据用户的
需求对数据结构进行自定义，形成各种与成型机相符的数据结构[4]。

②改进故障处理，该系统的结构相对比较复杂，具有较多的运动部件，其中最重要的部件就是报警和处理、保护和安全。

因此可以将报警分为3 个部分：设备动作报警、循环报警、系统报警。

其中循环报警指的是在
执行动作之前，增加对部件的执行动作进行检测判断的步骤，并在上位机界面上显示报警信息，由上位机来对不能执行的动作进行判断和处理。

改进的好处在于保障了设备的稳定、高效运行，节约了故障处理的时间。

设备动作的报警主要是针对设备运行过程中的，一些相关部件碰撞和
损坏事故，通过设备动作报警来避免部件发生碰撞，同时对原系统中过多的保护措施进行精简。

③编写程序。

使用梯形图来对PLC 程序进行编写，并用结构体和标签。

以标签编写规范为依据
对各软元件和控制点进行命名，从而使整个系统程序更为规范和直观。

在本次改进中使用的伺
服程序、设备参数和配方作为结构体，从而使整个程序就有更高的一致性。

以不同的部套对程
序进行区分，主要包括带束层供料架主体程序、主供料架主体程序、成型鼓主体程序组成，各
部分程序中均包括伺服程序、设备动作程序和循环逻辑程序，具有基本类似的结构。

这样一来，全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成行机的控制系统的维护更加便利，使用也更加方便，更符合
一般的操作习惯。

伺服指令构成了伺服程序，相应的伺服指令能够完成各个动作。

指令的运行
主要通过调用指令模式来触发，从而对相应的动作进行完成。

由于整个全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机控制系统中最为重要的部分就是伺服控制器，成型机设备的可靠性和稳定性都以伺服电机的运行控制效果有着直接的关系，因此在改进的过程中应该提高对伺服控制器的重视，进一步改进伺服控制器的性能，从而提高整个全钢载重子午线，轮胎一次法三鼓成型机控制系统的生产效率[5]。

2.3 改进效果
通过对全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机控制系统进行改进，基本实现了改进目的，进一步降低了劳动强度，提高了系统的自动化程度，而且系统的布线也得到了减少，使系统具有更高的可靠性。

整个程序的通讯、报警、监控和运行等功能都通过PLC 来完成，而且使用人机界面作为触摸屏，其能够根据用户的需求来对参数指标进行设定和修改，而不必更改整个程序，成型过程中的动态参数变化情况也会在触摸屏中得到直观的反映，并对整个程序的运行状态进行监控，及时进行故障报警，有利于简化操作流程，便于操作者进行操作。

3 结语
本文对全钢载重子午线轮胎一次法三鼓成型机控制系统进行了相应的优化和改进，并取得了较好的改进效果。

作为与生产工艺结合非常紧密的关键设备，轮胎成型机直接关系着橡胶轮胎生产的质量和效率。

该改进方案对梁骨成型机的特性进行了保留，同时又吸收了三鼓成型机的一些优点，更加贴近用户的需求，减小了系统维护、调试、安装和开发的工作量，具有积极的意义。

参考文献
[1] 杭柏林,王福鹏.轮胎成型机胎体帘布精度的控制方法[J].橡胶工业，2013(11).
[2] 杭柏林,吕浦伟,咸龙新.轮胎均匀性试验机上轮辋高精度定位控制方法[J].橡胶工业，2011(10).
[3] 范宇光.轮胎成型工艺装备精良化及发展态势[J].橡塑技术与装备，2011(04).
[4] 雍占福,杨朔,洪剑,郑涛.全钢载重子午线轮胎零度带束层偏出的原因分析和解决措施[J].橡胶科技，014(01).
[5] 裴权华,郭明明,何跃,岳智勇.全钢子午工程机械轮胎胎体帘线弯曲原因分析及解决措施[J].中国橡胶，2014(08).。