1 引 言

PLC 在輪胎生產(chǎn)線中的應(yīng)用極大的提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化水平舌多、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量边败∫蛋牵可編程控制器由于其可靠性高减途、編程簡單酣藻、功能完善、使用方便等諸多優(yōu)點(diǎn)在石油鳍置、鋼鐵辽剧、電力送淆、機(jī)械等各個(gè)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用,在橡膠工業(yè)中也得到了很好的應(yīng)用。本生產(chǎn)線控制系統(tǒng)就是西門子S7 - 300 PLC 的一個(gè)典型的應(yīng)用怕轿。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本生產(chǎn)線控制系統(tǒng)根據(jù)某橡膠廠輪胎生產(chǎn)線的工藝流程偷崩、技術(shù)要求進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)上考慮到本控制系統(tǒng)的規(guī)模撞羽、特點(diǎn)結(jié)合生產(chǎn)線的工藝和控制要求選用了西門子公司S7 - 300 系列PLC,通過PROFIBUS總線實(shí)現(xiàn)PLC 與PLC和上位機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)通訊欣挠；在軟件設(shè)計(jì)上，采用西門子SIMATIC Safety組態(tài)和編程軟件STEP7蚀攘，考慮到系統(tǒng)的工藝流程較為復(fù)雜怕枣，程序的編程量較大采用了模塊化的編程思想,將整個(gè)程序分解為若干個(gè)子程序和功能塊由主程序開始依次調(diào)用,這樣就方便了程序的編寫、修改和維護(hù)嘴略。

2.1 生產(chǎn)工藝

輪胎生產(chǎn)包括：密煉庸既、擠出、壓延卑蚓、胎圈成型技熊、簾布裁斷、硫化等多個(gè)復(fù)雜的工序径泉。每一個(gè)工序都包括非常復(fù)雜的工藝過程望吧。

圖1  輪胎生產(chǎn)工藝流程圖

系統(tǒng)原理：在輪胎生產(chǎn)的過程中，輪胎制造工控主機(jī)在接收到工藝參數(shù)后檩讯，將信號(hào)傳給密煉機(jī)脸夜、擠出機(jī)、壓延機(jī)干跛、胎圈成型機(jī)子姜、簾布裁斷機(jī)、硫化機(jī)等機(jī)器的可編程控制器（PLC）楼入，各可編程控制器再將信號(hào)通過其輸出口傳出哥捕，使機(jī)器在系統(tǒng)控制下執(zhí)行整個(gè)密煉、擠出嘉熊、壓延遥赚、胎圈成型、簾布裁斷阐肤、硫化等過程凫佛，完成工作。在密煉周期中的每個(gè)階段孕惜，主電機(jī)的速度由工藝參數(shù)設(shè)定愧薛。在密煉過程中可編程控制器記錄一些工藝數(shù)據(jù)及設(shè)備是否完好的情況，并將密煉數(shù)據(jù)傳給PLC作為PLC控制密煉動(dòng)作及密煉周期結(jié)束的依據(jù)。同時(shí)毫炉，系統(tǒng)根據(jù)密煉情況自動(dòng)調(diào)整擠出機(jī)的速度并自動(dòng)將壓輥和擠出機(jī)頭間的壓力調(diào)整到設(shè)定值瓮栗，隨著料斗中膠料的增加，擠出機(jī)的速度也加快垄套，機(jī)頭壓力增加番链，壓延機(jī)也會(huì)自動(dòng)增加速度，使壓力保持在設(shè)定值沦浆，直到擠出機(jī)的速度增加到最大蝉齐，壓延機(jī)速度最大。當(dāng)擠出機(jī)料斗的料位上升到上限時(shí)启孔，擠出機(jī)會(huì)要求密煉機(jī)暫時(shí)停機(jī)方蜡，等料位下降到中位后，密煉機(jī)繼續(xù)工作键羡。在膠部件準(zhǔn)備工序中锚拳，壓延機(jī)將輪胎所需骨架材料壓入橡膠中，并根據(jù)PLC主機(jī)預(yù)設(shè)定參數(shù)將橡膠壓制成一定形狀慰奉。在輪胎成型過程中销泽，機(jī)器根據(jù)設(shè)定參數(shù)自動(dòng)完成定長、裁斷证森、同步貼合辰令、整形等工序，這樣輪胎就基本成型了节值。為了加強(qiáng)輪胎的耐磨徙硅、抗軋能力，需要進(jìn)行硫化以增強(qiáng)輪胎的強(qiáng)度搞疗。輪胎在進(jìn)行硫化時(shí)的壓強(qiáng)和溫度的變化直接影響輪胎硫化的質(zhì)量嗓蘑，這就要求在輪胎進(jìn)行硫化時(shí)，控制系統(tǒng)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和控制硫化的溫度和壓強(qiáng)使之按照預(yù)設(shè)值進(jìn)行匿乃，并在溫度和壓強(qiáng)不足時(shí)桩皿，采取自動(dòng)延時(shí)硫化的方法進(jìn)行溫度和壓強(qiáng)的補(bǔ)償。

2.2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)以PLC和工控機(jī)為硬件基礎(chǔ)幢炸，以Setp7為開發(fā)平臺(tái)開發(fā)其數(shù)據(jù)通道泄隔，完成數(shù)據(jù)總線的軟硬件設(shè)計(jì)，從而將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的各種需要采集的信號(hào)通過各種傳感器進(jìn)行采集宛徊，然后輸入給現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)佛嬉，在通過總線向上位機(jī)傳遞，上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)信息和控制命令闸天，監(jiān)控節(jié)點(diǎn)根據(jù)控制命令對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行器進(jìn)行控制操作巷燥。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

系統(tǒng)功能：

控制密煉過程中的壓強(qiáng)触擎、溫度、時(shí)間的闹、功率等。

控制擠出的速度尤乎、壓力翼养、料斗料位等。

控制壓延的形狀波寓、速度缘嗦、質(zhì)量等。

控制裁剪的長度报逛、同步貼合等烦草。

控制硫化的時(shí)間、溫度任疤、壓強(qiáng)幽摔、質(zhì)量等。

可檢查斷線丙图、保險(xiǎn)跳閘刮便、中線斷線等故障，并可檢測(cè)線電壓绽慈。

可對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改恨旱，進(jìn)行數(shù)據(jù)熱備份。

可進(jìn)行故障報(bào)警坝疼，并能輸出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)搜贤。

由于SIMATIC S7-300 能夠承受高電磁兼容性和強(qiáng)抗振動(dòng)，沖擊性钝凶，使其具有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性仪芒，所以本系統(tǒng)采用SIMATIC S7-300。

SIMATIC S7-300 PLC系統(tǒng)配置：

硬件: SIMATIC S7-300 CPU315C-2DP腿椎；

伺服電機(jī)定位模塊：SIMATIC 6ES7 354桌硫；

繼電器輸出單元：SIMATIC 6ES7 322；

高速計(jì)數(shù)模塊：SIMATIC S7-300 6ES7 FM350啃炸；

電源模塊：SIMATIC S7-300 PS3075A铆隘；

接口模塊：IM153；

數(shù)字量輸入輸出模塊：SIMATIC 6ES7 321南用；

人機(jī)界面：TP170A膀钠；

通訊處理器：CP342-5。

PROFIBUS是一種國際化末径、開放式俺媳、不依賴于生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)情丛，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化。PROFIBUS根據(jù)應(yīng)用特點(diǎn)分為PROFIBUS-DP驮桐、PROFIBUS-FMS暂铭、PROFIBUS-PA三個(gè)兼容版本。其中PROFIBUS-DP是一種高速（數(shù)據(jù)傳輸速率9.6kbit/s～12Mbit/s）的經(jīng)濟(jì)的設(shè)備級(jí)網(wǎng)絡(luò)寝丹，主要用于現(xiàn)場(chǎng)控制器與分散I/O之間的通信底咳，可滿足交直流調(diào)速系統(tǒng)快速響應(yīng)的時(shí)間要求；PROFIBUS-PA采用IECII58-2標(biāo)準(zhǔn)肩堡，傳輸速率為31.25kbit/s珍霉，并提供本質(zhì)安全特性，適用于安全性要求較高以及由總線供電的場(chǎng)合都璃；PROFIBUS-FMS主要解決車間級(jí)通信問題嘿杖，完成中等傳輸速度的循環(huán)或非循環(huán)數(shù)據(jù)交換任務(wù)。

本生產(chǎn)線控制系統(tǒng)采用PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的分布式系統(tǒng)以舒，將控制模塊安置在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)趾痘，通過總線傳輸數(shù)據(jù)，比傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)更具有靈活性稀轨，同時(shí)可以節(jié)省大量的布線扼脐，以及降低成本。西門子SIMATIC S7—300集成了PROFIBUS分布式系統(tǒng)的組態(tài)功能奋刽⊥呶辏基于PROFIBUS的分布式I／O可實(shí)現(xiàn)全集成自動(dòng)化。通過組態(tài)可以方便地由PLC中獲取整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)及運(yùn)行數(shù)據(jù)佣谐《抢簦可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)、報(bào)警狀態(tài)狭魂；顯示與打印測(cè)量數(shù)據(jù)等各種曲線及報(bào)表罚攀，并將數(shù)據(jù)存人實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中。

2.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)軟件的開發(fā)環(huán)境為SIEMENS SIMATIC S7 STEP7 編程軟件雌澄，用模塊式結(jié)構(gòu)程序方式編程斋泄，這樣既可增強(qiáng)程序的可讀性，方便調(diào)試和維護(hù)工作略雪；又能使數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)統(tǒng)一癌蚂。可實(shí)現(xiàn)整機(jī)的手動(dòng)摩赎、自動(dòng)在策、整線聯(lián)機(jī)等基本功能；程序內(nèi)置系統(tǒng)啟停周期和運(yùn)行時(shí)間隘唁。主要實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）控制操作： 能對(duì)被控設(shè)備進(jìn)行在線實(shí)時(shí)控制敌灰，如：啟停某一設(shè)備舶抚，調(diào)節(jié)某些模擬輸出量的大小，在線設(shè)置PLC的某些參數(shù)等甥晦。

（2）顯示功能：用圖形實(shí)時(shí)地顯示各現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備的運(yùn)行工況寄硬，以及各現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)參數(shù)。

（3）數(shù)據(jù)管理：依據(jù)不同運(yùn)行參數(shù)的變化快慢和重要程度敢亥，建立生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)庫柱爵，存儲(chǔ)生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)，供統(tǒng)計(jì)分析使用惭舒。利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和分析，得出一些有用的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)钞诡，有利于優(yōu)化生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)郑现，并把一些必要的參數(shù)和結(jié)果顯示到實(shí)時(shí)畫面和報(bào)表中去。

（4）報(bào)警功能： 當(dāng)某一模擬量測(cè)量值超過給定范圍或某一開關(guān)量（如電機(jī)啟停荧降、閥門開關(guān)）發(fā)生變位時(shí)接箫，可根據(jù)不同的需要發(fā)出不同等級(jí)的報(bào)警。

（5）打印功能： 可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表和圖形打印以及各種事件和報(bào)警實(shí)時(shí)打印朵诫。打印方式可分為：定時(shí)打印辛友、事件觸發(fā)打印。

3 結(jié)束語

本控制系統(tǒng)充分利用了PLC剪返、PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)废累，系統(tǒng)采用分布式開放結(jié)構(gòu)，響應(yīng)速度快脱盲，組態(tài)靈活邑滨，控制功能完善，操作簡單規(guī)范钱反。該套基于PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)安全可靠掖看，故障率低，產(chǎn)品完全滿足高標(biāo)準(zhǔn)要求冷泵，具有較高的生產(chǎn)和管理自動(dòng)化水平馁捌，提高了生產(chǎn)效率，創(chuàng)造了較好的經(jīng)濟(jì)效益傀脑。

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