改進(jìn)型三鼓成型機(jī)電氣控制系統(tǒng)的升級(jí)

李巖

（天津賽象科技股份有限公司，天津 300384）

改進(jìn)型三鼓成型機(jī)電氣控制系統(tǒng)的升級(jí)

李巖

（天津賽象科技股份有限公司，天津 300384）

對(duì)全鋼載重子午輪胎一次法三鼓成型機(jī)進(jìn)行控制系統(tǒng)改進(jìn)，改進(jìn)后的三鼓成型機(jī)控制系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性和整機(jī)的自動(dòng)化程度，更加貼近用戶需求，降低了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和維護(hù)的工作量，用戶可直接對(duì)設(shè)備進(jìn)行信息化管理。

成型機(jī)；輪胎；伺服；以太網(wǎng)；通訊；上位機(jī)

全鋼載重子午線輪胎一次法三鼓成型機(jī)作為輪胎生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，市場(chǎng)需求量與日俱增，市場(chǎng)對(duì)全鋼載重子午線輪胎的需求也越來(lái)越高，為了滿足市場(chǎng)和客戶的需要，應(yīng)對(duì)輪胎成型機(jī)的安全性、穩(wěn)定性、操作性、維護(hù)性加以提升，為此，選用美國(guó)AB公司的控制系統(tǒng)，對(duì)早期產(chǎn)品進(jìn)行全面電氣硬件升級(jí)，重新打造全鋼載重子午線輪胎一次法三鼓成型機(jī)的控制系統(tǒng)，本文主要介紹了AB系統(tǒng)在全鋼載重子午線輪胎一次法三鼓成型中的應(yīng)用。

1　電氣結(jié)構(gòu)

改進(jìn)型全鋼載重子午線輪胎一次法三鼓成型機(jī)采用AB公司的ControlLogix PLC系列中的1756-L72處理器，Stdio 5000程序開(kāi)發(fā)環(huán)境，該處理器包含了對(duì)遠(yuǎn)程IO的邏輯控制功能以及伺服運(yùn)動(dòng)組的控制功能，采用最為先進(jìn)的超五類以太網(wǎng)通訊技術(shù)，對(duì)各個(gè)分站、變頻、伺服進(jìn)行通訊連接，該鏈接方式減小了安裝和開(kāi)發(fā)的工作量，降低了成本，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性以及可維護(hù)性。

1.1遠(yuǎn)程IO

選型采用1756-EN2TR作為通訊模塊，采用超五類以太網(wǎng)線對(duì)各個(gè)分站及變頻驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行環(huán)網(wǎng)鏈接，變頻電機(jī)選擇PF525系列驅(qū)動(dòng)器對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制，遠(yuǎn)程站選擇AENTR進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)鏈接，最大限度的保證了網(wǎng)絡(luò)帶寬以及系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間，其硬件分配如圖1所示。

1.2伺服網(wǎng)絡(luò)

伺服系統(tǒng)采用1756-EN3TR,對(duì)各個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行環(huán)網(wǎng)鏈接，伺服驅(qū)動(dòng)器選擇Kinetix 6500驅(qū)動(dòng)器對(duì)伺服電機(jī)進(jìn)行控制，保證系統(tǒng)對(duì)電機(jī)控制的穩(wěn)定性以及準(zhǔn)確性。其硬件分配如圖2所示。

1.3底層通訊設(shè)備的鏈接

采用1756-ENBT,通過(guò)交換機(jī)，對(duì)底層帶有通訊功能的電氣設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)鏈接，保證了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及流暢性。硬件分配如圖3所示。

1.4上位機(jī)系統(tǒng)

上位機(jī)系統(tǒng)采用工業(yè)計(jì)算機(jī)，通過(guò)高速以太網(wǎng)與PLC進(jìn)行鏈接，可直接實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化控制。

上位機(jī)軟件基于WINDOWS XP操作系統(tǒng)，采用即時(shí)通信方式，縮短對(duì)PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)的掃描周期，軟件具有對(duì)輪胎工藝參數(shù)、設(shè)備參數(shù)、故障信息的存儲(chǔ)管理能力，顯示直接，操作方便，操作系統(tǒng)可根據(jù)登錄人員的操作級(jí)別進(jìn)行分級(jí)管理，符合客戶需求。操作系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

圖1　控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程IO硬件配置圖

1.5快速接插件

對(duì)全部的電氣元件采用快速接插裝置進(jìn)行連接，降低了電氣人員的工作強(qiáng)度，易于安裝和維護(hù)。

2　電氣控制特點(diǎn)

2.1全部以太網(wǎng)通訊

采用以太網(wǎng)通訊一網(wǎng)到底的通訊模式，與其他通訊方式相比，其優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）基于TCP/IP的以太網(wǎng)采用國(guó)際主流標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)議開(kāi)放、完善不同廠商設(shè)備，容易互連具有互操作性；

（2）可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問(wèn)，遠(yuǎn)程診斷；

（3）不同的傳輸介質(zhì)可以靈活組合，如同軸電纜、雙絞線、光纖等；

（4）網(wǎng)絡(luò)速度快，可達(dá)千兆甚至更快；

（5）支持冗余連接配置，數(shù)據(jù)可達(dá)性強(qiáng)，數(shù)據(jù)有多條通路抵達(dá)目的地；

（6）系統(tǒng)容易幾乎無(wú)限制，不會(huì)因系統(tǒng)增大而出現(xiàn)不可預(yù)料的故障；

（7）可降低投資成本。

2.2快速接插件

全部電氣連接使用快插接頭，告別了電氣裝配人員使用螺絲刀接線的傳統(tǒng)模式，快速接插接頭使用便捷，美觀，可靠性強(qiáng)，有利于設(shè)備使用中的維護(hù)。

3　程序編寫

PLC程序用梯形圖與SFC混合編程的程序模式，使用了用戶自定義的數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)體，按照內(nèi)部編寫規(guī)范進(jìn)行程序編寫，使程序直觀并符合國(guó)際規(guī)范.整個(gè)程序按照不同的布套進(jìn)行劃分，各個(gè)部分的基本結(jié)構(gòu)相似，包含循環(huán)邏輯，手動(dòng)，自動(dòng)等程序功能。

圖2　伺服系統(tǒng)硬件配置圖

圖3　底層通訊設(shè)備配置圖

4　改進(jìn)效果

4.1縮短成型鼓成型周期時(shí)間

傳統(tǒng)的三鼓成型及采取后壓輥與傳遞環(huán)相互分離的機(jī)械結(jié)構(gòu)，在成型過(guò)程中，程序節(jié)拍復(fù)雜，浪費(fèi)時(shí)間，在此次改造過(guò)程中，后壓輥鑲嵌在帶束層傳遞環(huán)上，減少了傳遞環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間以及周期，滾壓時(shí)不必考慮各個(gè)機(jī)械布套之間的相互影響,從而在編程時(shí)減少了機(jī)械工位之間互相躲避的時(shí)間，具體時(shí)間如表1所示：

表1　成型周期時(shí)間表

4.2帶束層裁切裝置的使用

帶束層裁切精度存在偏差是制約著成型機(jī)自動(dòng)化水平的關(guān)鍵因素，在此次改造過(guò)程中，為了解決此難題，采取了兩種手動(dòng)加以改進(jìn)。

（1）選取精確度更高的齒形待作為帶束層定長(zhǎng)裁切的載體；

（2）裁切角度可以根據(jù)角度隨意調(diào)整，不受工藝制約；

（3）將定長(zhǎng)開(kāi)關(guān)的掃描周期由毫秒級(jí)上升至微秒級(jí)，確保定長(zhǎng)精度。

改造后的帶束層裁切精度可達(dá)到生產(chǎn)需求，滿足自動(dòng)貼合條件。

4.3工業(yè)機(jī)器人與成型機(jī)的無(wú)縫結(jié)合

在改進(jìn)型三鼓成型機(jī)中，嘗試植入埃夫特ER1652C型6軸工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行胎圈的拾取以及放置工作，用以提高成型機(jī)自動(dòng)化程度，節(jié)省人力資源。

在使用過(guò)程中，主機(jī)貼合區(qū)域自動(dòng)化程度加以提高，但胎圈識(shí)別過(guò)程中所耗費(fèi)的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。歷時(shí)3min15s左右，以目前識(shí)別方案，如無(wú)法提升胎圈拾取速度，會(huì)出現(xiàn)貼合區(qū)域周期過(guò)長(zhǎng)無(wú)法滿足成型區(qū)域需求的情況，且在識(shí)別過(guò)程中容易出錯(cuò)，造成無(wú)法成功取下胎圈的情況。為解決此問(wèn)題，和機(jī)器人供應(yīng)商進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)溝通，采取以下兩個(gè)措施進(jìn)行彌補(bǔ)。

（1）加快機(jī)器人的放置速度

（2）減慢機(jī)器人的識(shí)別速度

采用上述兩種方法，成功的將胎圈的放置速度降低至3 min以下，滿足了該類型成型機(jī)的成產(chǎn)需求，然而，無(wú)法滿足其他生產(chǎn)節(jié)拍較快的成型機(jī)的使用需求，已和工業(yè)機(jī)器人供應(yīng)商做出溝通，采取數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)對(duì)胎圈進(jìn)行拾取，以滿足所有成型機(jī)的使用。

5　總結(jié)

改進(jìn)型全鋼載重子午輪胎一次法三鼓成型機(jī)是在較為成熟的三鼓成型的技術(shù)基礎(chǔ)上，以提升自動(dòng)化程度以及設(shè)備操控性為目的一次升級(jí)項(xiàng)目，改變傳統(tǒng)的滾壓模式，帶束層貼合模式，機(jī)器人上胎圈模式，為了與新增機(jī)械結(jié)構(gòu)匹配，彌補(bǔ)原有電氣操控方式的不足，選取了相應(yīng)的硬件與軟件作為支撐，提升了設(shè)備的整體質(zhì)量，為輪胎生產(chǎn)企業(yè)提供了優(yōu)秀的設(shè)備和技術(shù)。

(R-01)

益陽(yáng)橡機(jī)重視高技能人才培訓(xùn)

2016年5月16日，益陽(yáng)橡膠塑料機(jī)械集團(tuán)有限公司委托市高級(jí)技工學(xué)校舉辦湖南省高技能技能培訓(xùn)班。近40名來(lái)自該公司機(jī)加工、焊工、鉗工等工種的一線員工將進(jìn)行為期一個(gè)月的系統(tǒng)的高技能人才培訓(xùn)。

培訓(xùn)老師全部由理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的市高級(jí)技工學(xué)校授課，培訓(xùn)教材采用國(guó)家級(jí)職業(yè)教育規(guī)劃教材和全國(guó)中等職業(yè)技術(shù)學(xué)校機(jī)械類通用教材中的機(jī)械基礎(chǔ)、金屬材料與熱處理、機(jī)械識(shí)圖常識(shí)以及極限配合與技術(shù)測(cè)量等。培訓(xùn)學(xué)員除以上所學(xué)課程外，還安排了二天的職業(yè)道德、安全常識(shí)和安全用電知識(shí)的學(xué)習(xí)。為檢測(cè)培訓(xùn)效果，還將對(duì)全體培訓(xùn)學(xué)習(xí)進(jìn)行結(jié)業(yè)考試。

該公司總工程師金進(jìn)堯在培訓(xùn)動(dòng)員會(huì)上強(qiáng)調(diào)，抓好高技能人才隊(duì)伍建設(shè)是該公司人才隊(duì)伍的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)人才隊(duì)伍上水平，增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，改善技能人才結(jié)構(gòu)，促進(jìn)高技能人才成長(zhǎng)的一個(gè)重要方面。同時(shí)也是該公司在管理、技術(shù)、質(zhì)量等與德國(guó)克勞斯瑪菲盡快成功對(duì)接的重要基礎(chǔ)。

燕豐 供稿

Upgrade of electric control system for improved three drum tire building machine

Upgrade of electric control system for improved three drum tire building machine

Li Yan
(Tianjin Saixiang Technology Co., Ltd., Tianjin 300384)

Performances and automation degree are more close to the user requirements, reduce the workload of the system development and maintenance after upgrade of electric control system for improved three drum tire building machine. The user can directly do the informatization management on equipment.

building machine; tire; servo; ethernet; communication; upper device

TQ330.493

1009-797X(2016)11-0041-04

B

10.13520/j.cnki.rpte.2016.11.012

李巖（1988-），主要從事輪胎成型電氣機(jī)設(shè)計(jì)調(diào)試工作。

2016-02-15