胎面線噴碼自動控制上位軟件的開發(fā)

潘挺 ， 洪育仙 ，邵文敢

(1.中策橡膠集團有限公司，浙江 杭州 310018；（2.杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

胎面三復(fù)合擠出工序是輪胎制造的重要工序，也是輪胎制造中非常重要的環(huán)節(jié)。胎面經(jīng)擠出機擠出后需要在表面根據(jù)規(guī)格噴上對應(yīng)的字符（見圖1）用于后工序的區(qū)分與識別。一直以來，胎面線噴碼都是采用第三方設(shè)備廠家自帶的噴碼控制器來完成，如下圖（圖2）所示為噴碼主機，每次變更規(guī)格需要手動選擇切換。

圖1 胎面噴碼的字符

圖2 噴碼機主機控制器

生產(chǎn)現(xiàn)場需生產(chǎn)的胎面規(guī)格有200個以上，每日切換規(guī)格次數(shù)在80次以上。每一次胎面生產(chǎn)規(guī)格手動切換流程為：

(1) 更換胎面線主機規(guī)格配方，如：195/50 R15 RP18 YCF。

(2) 根據(jù)配方規(guī)格，查找對應(yīng)的噴碼代碼：00366 2-67-A11。

(3) 在噴碼機軟件上找到正確的代碼，下載代碼，完成規(guī)格切換。

從上面的流程可以看出，每換一次規(guī)格需要在兩臺設(shè)備上分別做一次選擇切換，所以經(jīng)常出現(xiàn)由于人為查詢錯誤或者是只下載主機規(guī)格而忘記下載噴碼規(guī)格的質(zhì)量事故。因此在沒有實施工廠MES化運行的前提下，如何有效的避免由于人工失誤造成的事故出現(xiàn)對于胎面工序是一個重大課題。

1 前期方案設(shè)計

1.1 需求分析

要解決這個問題，設(shè)想能不能只需要更換1次主機規(guī)格即可同步更換噴碼的規(guī)格，因為若是主機規(guī)格更換錯誤，擠出制品形狀馬上會發(fā)生異常，操作員第一時間就能發(fā)現(xiàn)錯誤。而實現(xiàn)聯(lián)機的關(guān)鍵是如何將胎面線主機配方規(guī)格和噴碼機噴碼規(guī)格聯(lián)系起來（圖3）。

圖3 兩臺主機需要聯(lián)系

胎面線主機上位機為北京易控組態(tài)軟件，所有規(guī)格配方都存儲在其自帶的數(shù)據(jù)庫表中，且無法在其基礎(chǔ)上二次開發(fā)；噴碼機上位機為噴碼廠家自帶的小軟件，其噴碼代碼存儲在自帶的小型數(shù)據(jù)庫中，兩者從理論上無法產(chǎn)生直接聯(lián)機。

1.2 方案設(shè)計

為了將兩者聯(lián)機，需要借助第三方工具將其產(chǎn)生間接聯(lián)系，這里借助擠出機主機PLC控制器，設(shè)想通過以下方式來實現(xiàn)自動噴碼：

（1）易控上位機配方表單獨增加一列“噴碼代碼”字段，用于表示每一個具體的輪胎規(guī)格索引。

（2）在下載胎面線主機規(guī)格的時候，同時也將代表輪胎規(guī)格的代碼發(fā)送至PLC固定的寄存器D6000中。

（3）重新開發(fā)一套噴碼軟件，不僅包含了原單機噴碼的功能，也可以完成和PLC的通訊。

（4）噴碼軟件從PLC中獲取噴碼代碼后，可以自主查找對應(yīng)的完整噴碼內(nèi)容，并下載到噴碼機中，圖4為整個過程的簡圖。

圖4 聯(lián)機過程簡圖

2 工程軟件開發(fā)設(shè)計

在確定解決思路后，本項目的重點在于重新開發(fā)噴碼上位軟件。本項目采用C#語言，在VisualStudio2017開發(fā)平臺上完成。

2.1 軟件結(jié)構(gòu)

根據(jù)功能需求設(shè)想，該軟件需要有以下功能模塊：

（1）用于存放每個噴碼信息的數(shù)據(jù)庫，且需要包含一個唯一主鍵作為噴碼代碼。由于該數(shù)據(jù)庫只是存放極少信息，故采用XML文件存放。

（2）需要和PLC以及噴碼主機建立通訊，噴碼控制有手動調(diào)取規(guī)格和接受胎面線規(guī)格自動調(diào)用噴碼規(guī)格兩種功能，便于切換。

（3）軟件界面需要有中泰文自由切換功能。

2.2 通訊部分

從功能需求可以知道，該軟件需要同時和噴碼主機控制器以及三菱PLC控制器同時建立通訊。軟件接收來自PLC控制器發(fā)送的規(guī)格代碼后，從數(shù)據(jù)庫中根據(jù)代碼索引到完整的噴碼信息，后將信息發(fā)送至噴碼主機完成打印。

（1）三菱PLC通訊

三菱公司自帶MC通訊協(xié)議與上位機通訊，本次項目采用三菱公司提供的通訊軟件MX Component來完成，需要使用由MX Component提供的DLL控件，參考MX Component編程手冊，需要使用ActUtlType.dll控件，關(guān)于該通訊控件的使用說明不再詳述。以下為建立通訊的代碼：

（2）噴碼主機通訊

參考噴碼機資料，軟件與噴碼主機通訊較為簡單，只需要打開和軟件控制器上設(shè)置相同的串口端口號即可建立正常通訊。

2.3 噴碼機打印部分

參考上海銳智噴碼機通訊協(xié)議說明書，噴碼打印指令分為以下3步：

（1）定義噴碼內(nèi)容

噴碼機噴印內(nèi)容以對象的方式定義，包括文本對象（ST） 和圖片對象（SG）， 和消息對象（SM），該步驟首先生成文本或圖片對象，然后將它們進行組合成消息對象（SM）后噴印。3種對象的詳細(xì)要求見表1。

表1 噴碼內(nèi)容3種對象的定義

如控制噴碼內(nèi)容為“ ABC”，文本大小為 7， 該步驟需要的指令操作為：

ST[0]="ABC"，SIZE=7（在噴碼機文本存儲器存儲號為 0 的地址生成一個文本對象內(nèi)容為“ABC”，字體大小為7）。

SM[0]=((T[0]@0:0,size=7))，NAME="MES_SEND_1"（表示在噴碼機消息存儲器存儲號為 0 的位置生成一個名字為 MES_SEND_1（可任意定義） 的消息對象，消息對象的內(nèi)容即 ST[0]）。

（2）選擇噴頭及噴碼內(nèi)容

SP Msgname[0]=0，第1個0表示噴頭號，單噴頭默認(rèn)是0。第2個0表示消息文件號，0值為SM[0]中的0，即消息文件存儲號。

（3）發(fā)送噴碼啟用命令

向控制器發(fā)送“ENABLE”字符串，噴碼機開始打印當(dāng)前內(nèi)容[2]。

以上3個步驟，用機器語言需要將每條指令轉(zhuǎn)換為10進制ASCII，后面補加 13（回車結(jié)束符），然后使用串口依次發(fā)送，代碼如下：

2.4 軟件主體

最后完整的噴碼上位機控制系統(tǒng)主界面如圖5所示，軟件共包含以下4部分：

圖5 完成后的噴碼上位機主界面

（1）主界面：顯示當(dāng)前存儲在數(shù)據(jù)庫上得噴碼規(guī)格，第一列為易控軟件規(guī)格配方里的噴碼代號，噴碼軟件根據(jù)接收的代號索引對應(yīng)的完整噴碼信息。軟件第一次打開默認(rèn)是手動噴碼模式，并自動檢測串口及PLC通訊狀態(tài)，若通訊不正常不允許啟用自動噴碼。

（2）規(guī)格添加刪除模塊：可以單獨新增或者修改數(shù)據(jù)庫里的噴碼規(guī)格信息，修改后的信息保存后自動對應(yīng)排序。

（3）通訊設(shè)備模塊：可在此靈活修改計算機串口端口號以及對應(yīng)的PLC網(wǎng)絡(luò)地址。

（4）用戶登陸模塊：設(shè)置兩個不同權(quán)限賬戶，普通賬戶只允許修改噴碼數(shù)據(jù)庫，而不能修改各個通訊設(shè)置，管理員賬戶則可以靈活修改維護。

3 小結(jié)

在使用新噴碼軟件使用后，對比原單機噴碼操作，該上位軟件有以下優(yōu)勢：

（1）可以自主選擇手動單機噴碼或者自動聯(lián)機噴碼。自動狀態(tài)下，完全不用去操作該軟件，后臺實時監(jiān)測胎面主機規(guī)格切換過程，自動切換噴碼規(guī)格，相比原操作方式每次規(guī)格切換時間減少20%。

（2）使用3個月后，未出現(xiàn)1起由于噴碼規(guī)格錯誤造成的輪胎質(zhì)量事故，有效預(yù)防了由于人工疏忽造成的影響。

該噴碼上位機可作為胎面線設(shè)備第三方通訊軟件，可在此基礎(chǔ)上集成更多的輔助功能。例如：供膠LED自動規(guī)格切換顯示，實時告知操作員工正確膠料號； 作為米稱、測寬顯示的終端，借助LED屏實時顯示胎面質(zhì)量情況，也可作為今后全工廠MES自動化運行的應(yīng)用參考。