硫化群控系統(tǒng)的組建與應用

李剛，鄭萬利，王忻國，陳偉，樓鑫，林元表

(杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

在輪胎的加工工藝中，硫化有著非常重要的作用。硫化三要素溫度、壓力、時間直接影響硫化效應，決定硫化質(zhì)量。記錄每次硫化過程中的三要素曲線是硫化工序的重點工作。

最初硫化機使用三針記錄儀來記錄這些曲線，按體系要求留存十五年以備追溯。這種機臺獨立記錄曲線又需要工藝技術人員反復核對工藝條件、檢查實際執(zhí)行情況的工作模式，隨著設備數(shù)量增加、生產(chǎn)產(chǎn)量提高，不斷地耗費更多人力、物力和時間。其次在工藝條件核對中，因為人員疏忽、檢查不全，導致模具字塊匹配錯誤、硫化工藝條件執(zhí)行偏差、輪胎錯硫等現(xiàn)象頻頻發(fā)生。另外，由于紙質(zhì)文檔存在存放條件不良、缺乏系統(tǒng)梳理、記錄曲線不清晰等因素影響，導致在追溯過程中信息缺失，無法診斷病疵輪胎的問題所在。這些都嚴重影響企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益。

組建硫化機組群控系統(tǒng)，將硫化條件參數(shù)和要素曲線等生產(chǎn)信息數(shù)字化處理、傳輸、儲存。通過建立各項在線確認流程，在減輕現(xiàn)場工藝技術人員工作強度的同時，提高硫化工藝過程監(jiān)管和追溯能力，增強生產(chǎn)綜合管控水平。

1 群控網(wǎng)絡系統(tǒng)的組建

我公司硫化生產(chǎn)工序有340余臺（包括B型熱板機械式、液壓式及部分工程胎）硫化機，所用控制系統(tǒng)為三菱Q系列PLC，總線連接式三菱GT系列觸摸屏。在群控網(wǎng)絡中硫化機PLC作為下位機從站，每條硫化溝配置一個下位機主站，每個主站掛兩個CCLink網(wǎng)絡，單個CC-Link網(wǎng)絡接10～20個硫化機從站。下位機主站采用CC-Link IE雙環(huán)路組網(wǎng)通過電腦板卡（插于PCI插槽中）接入上位機，采用光纖進行傳輸，數(shù)據(jù)處理上較快，能夠在幾個毫秒（光纖部分）里面處理完數(shù)據(jù)，且使用雙環(huán)路網(wǎng)絡保證了數(shù)據(jù)可靠傳輸（見圖1）。

上位機采用研華IPC工業(yè)控制計算機。使用Delphi程序編寫上位機程序，完成下位機數(shù)據(jù)采集及硫化參數(shù)下載等功能。采集的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，以便客戶端程序訪問。

2 群控系統(tǒng)的應用

2.1 工藝條件與模具匹配確認

當生產(chǎn)計劃調(diào)整，硫化機更換模具后，工藝員需對模具規(guī)格字、層級、負荷指數(shù)/速度級別、最大負荷與氣壓等各字塊進行檢查，避免換模時安裝錯誤導致輪胎硫化報廢。

在群控系統(tǒng)中設定流程：機臺結束換模狀態(tài)，系統(tǒng)自動對硫化機進行鎖定無法進缸硫化。需要工藝員按照無線終端設備上的驗模單對現(xiàn)場模具進行檢驗，確認各項內(nèi)容拍模具花塊及字塊照片提交。提交驗模單后，群控系統(tǒng)才能允許試硫生產(chǎn)一缸。試硫結束后系統(tǒng)繼續(xù)自動鎖定機臺禁止硫化。工藝員需繼續(xù)使用無線終端設備對試硫的輪胎外觀進行檢驗，確認外觀無錯誤和缺陷后拍輪胎規(guī)定部位照片提交首缸檢驗單。群控系統(tǒng)才能解鎖機臺，允許該機臺進入連續(xù)生產(chǎn)狀態(tài)。

通過該流程的建立與實施，機臺在更換模具后的生產(chǎn)中出現(xiàn)批量錯硫和輪胎外觀病疵概率大幅降低。

2.2 硫化工藝參數(shù)下傳與確認

當硫化機更換規(guī)格后工藝步序時間及板模溫設定值需根據(jù)規(guī)格進行轉換。在沒有群控系統(tǒng)時，需要工藝員在更換規(guī)格的機臺上進行逐項修改，工作效率低且容易出錯。

通過群控系統(tǒng)流程建立與功能拓展，在生產(chǎn)計劃下達模具更換指令，切換機臺狀態(tài)為換模時，系統(tǒng)根據(jù)新規(guī)格的編碼從BOM中調(diào)取相應的工藝步序時間參數(shù)及板模溫設定值，通過下位機主站送往更換規(guī)格的機臺。工藝員只需在機臺觸摸屏上確認參數(shù)是否正確并下載完成參數(shù)設定。

2.3 生產(chǎn)計劃與物料信息匹配確認

胎胚進缸硫化前，操作人員需對胎胚成型條碼和機臺條碼進行掃描，讓系統(tǒng)識別輪胎規(guī)格、層級以及機臺所綁定的模具規(guī)格層級等信息并進行比對校驗。

比對成功則證明該條胎胚可在此硫化機進缸硫化，允許繼續(xù)生產(chǎn)。如果比對失敗，系統(tǒng)將鎖定機臺禁止進缸硫化，直至掃描信息比對通過。

此功能有效杜絕生產(chǎn)人員因檢查疏漏導致錯硫現(xiàn)象的發(fā)生。

2.4 硫化過程工藝監(jiān)控與記錄

下位機從站PLC實時采集硫化步序、硫化時間、熱板溫度、模套溫度、內(nèi)溫、內(nèi)壓數(shù)據(jù)，并在觸摸屏上進行顯示，3天內(nèi)的數(shù)據(jù)可在觸摸屏上直接查詢（見圖2）。

在下位機從站PLC中設置報警參數(shù)。由下位機從站PLC判斷硫化過程中各硫化步序的熱板溫度、模套溫度、內(nèi)溫、內(nèi)壓的值是否超出工藝條件公差范圍。

當PLC檢測到生產(chǎn)中的硫化工藝已超差時，現(xiàn)場機臺通過聲光報警燈進行提示，并將報警及封存信息在觸摸屏上進行顯示（見圖3）。下位機主站把相關數(shù)據(jù)送往上位機，存入數(shù)據(jù)庫服務器。群控系統(tǒng)掃描獲取報警數(shù)據(jù)字，自動翻譯為相應的信息，通過釘釘系統(tǒng)提供的群機器人接口，將機臺報警信息定向推送到相應的機臺責任人，提醒相關責任人進行排查和修復處理。

通過上述改造，有效確保硫化過程工藝的監(jiān)管力度，大幅度提高工藝報警的處置效率，減少工藝員在線巡查時間。

2.5 三要素曲線及報警記錄追溯查詢

為了能更好地對輪胎品質(zhì)進行管控追溯，內(nèi)部開發(fā)客戶端查詢軟件。

（1）可根據(jù)硫化機的機臺編號、時間區(qū)間、條碼信息對所有硫化曲線進行查詢，并可使用拖拉框方式放大顯示。如此可精確查詢每條輪胎在硫化過程中各時間段的硫化步序、溫度和壓力等數(shù)據(jù)。同時還能對畫面曲線進行打印及數(shù)據(jù)導出（見圖4）。有效提升硫化工藝過程追溯能力和分析水平。

（2）可通過“機臺編號”、“時間區(qū)間”、“報警信息”等關鍵字對所有硫化機的報警記錄進行查詢。查詢結果列出所選機臺及時間段內(nèi)出現(xiàn)某一種報警的所有記錄，如同時選擇硫化步序則會篩選出同一步序的所有報警記錄。由于某缸輪胎硫化中可能存在多個報警，可通過點擊復選框“按條碼分組”功能，只顯示每個條碼的一項報警記錄，得出所選時段對應機臺生產(chǎn)不符工藝的輪胎數(shù)量。系統(tǒng)還能把記錄導出至Excel進行后期處理，對各報警產(chǎn)生的頻次、機臺、硫化步序時間等分布情況的分析及各種報表的制作提供便利（見圖5）。

（3）客戶端程序還可對所有硫化機在執(zhí)行工藝步序時間進行查詢，方便工藝員對眾多機臺的在執(zhí)行工藝步序時間進行檢查（見圖6），無需前往現(xiàn)場逐臺檢查，提高了工作的便捷性。

2.6 群控系統(tǒng)的其它功能

（1）輪胎病疵查詢功能?？蓪θ我鈺r間段內(nèi)生產(chǎn)的輪胎進行病疵規(guī)格分類查詢，方便對生產(chǎn)出的輪胎病疵及時分析管控。

（2）產(chǎn)量信息統(tǒng)計功能。可對任意時間段內(nèi)生產(chǎn)的輪胎依據(jù)機臺、班組、員工等要素分類查詢，匯總該時段機臺員工所生產(chǎn)的各規(guī)格輪胎數(shù)量。

（3）機臺狀態(tài)查詢功能。顯示所有硫化機組當前設備狀態(tài)（如計劃檢修、更換模具、跟換膠囊、胎胚脫節(jié)等），每間隔半分鐘更新狀態(tài)信息。可在任意時間段內(nèi)，通過選定機臺編號或某項設備狀態(tài)，查詢機臺過往狀態(tài)詳情及機臺處于各狀態(tài)的匯總時間。

（4）生產(chǎn)規(guī)格查詢功能?？芍苯语@示所有機臺當前對應的生產(chǎn)規(guī)格信息。也可按生產(chǎn)規(guī)格將對應機臺編號分組顯示。

（5）膠囊使用次數(shù)查詢功能?？蓪λ袡C臺在使用的膠囊次數(shù)進行查詢，方便工藝員對膠囊使用情況進行監(jiān)控。

3 結束語

該群控系統(tǒng)在硬件選型上使用的都是工業(yè)級備件，運行穩(wěn)定可靠，在多年的使用中未出現(xiàn)異常死機和數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。系統(tǒng)功能也在工藝、生產(chǎn)、設備各方面的管理需求下不斷完善和升級。應用此系統(tǒng)后未再出現(xiàn)模具更換錯誤、人為因素導致的錯硫現(xiàn)象，解決了很多硫化工序工藝和生產(chǎn)上的管理難點，受到員工廣泛好評。