胥李玲，范 偉

（風神輪胎股份有限公司，河南 焦作 454003）

1 改造設備現(xiàn)狀

（1）我公司工程機械輪胎胎面擠出生產(chǎn)線1997年投用，承擔公司所有工程機械輪胎胎面擠出，為重點單機設備。其控制系統(tǒng)采用S5-115U系列PLC。由于S5系列PLC停產(chǎn)，購買不到相應備件，PLC一旦出現(xiàn)故障，容易造成長時間停機，嚴重影響公司正常生產(chǎn)，必須對PLC控制系統(tǒng)進行升級改造。

（2）工程機械輪胎胎面擠出生產(chǎn)線定長裁斷系統(tǒng)采用直流電機驅動，與電機同軸的光電編碼器以及PLC計數(shù)模塊構成擠出胎面定長控制系統(tǒng)。由于定長模塊性能下降，擠出胎面定長出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，難以保證部分規(guī)格擠出胎面定長精度（±20 mm）。

（3）主操作臺部分儀表與PLC通訊不上，功能缺失。

2 改造范圍

工程機械輪胎胎面擠出生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)由S5系列升級至S7系列，實現(xiàn)擠出胎面一次定長切割，具體而言在主機工況確定前提下，調整定長裁斷系統(tǒng)，使其隨主機同步自動操作，也可半自動或分機單元操作，同時保留生產(chǎn)線原有光電無張力調速裝置，保證生產(chǎn)線運行速度協(xié)調，防止胎面拉伸，確保胎面擠出工藝質量。

3 改造項目

（1）工程機械輪胎胎面擠出生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)升級為S7系列，在忠于原程序的基礎上進行程序升級，同時系統(tǒng)設計備用點數(shù)大于總點數(shù)的10%，并配備編程器（與PLC通訊），以便實時監(jiān)控程序運行，查找排除故障。

（2）單條秤和連續(xù)秤與PLC通訊，并在現(xiàn)場和主操作臺上顯示。

（3）保留原PLC控制系統(tǒng)的膠料配方設定功能，主操作臺可對膠料配方進行設定，設定內容包括膠料配方、生產(chǎn)線一線和二線速度、連續(xù)秤和單條秤稱量范圍、單條胎面長度等。

（4）增設機頭出膠溫度檢測，檢測溫度輸入到PLC，并在主操作臺上顯示。

（5）重新制作操作臺，包括更新和選擇新型號儀表。

（6）生產(chǎn)線采用驅動控制器改造，并保證其與PLC連接。

4 改造方案

為縮短施工周期，減少對生產(chǎn)的影響，結合現(xiàn)場實際情況，并考慮現(xiàn)場安裝方便和節(jié)省安裝時間，制定如圖1所示的工程機械輪胎胎面擠出生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)改造方案。

圖1 工程機械輪胎胎面擠出生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)改造方案

（1）主機控制系統(tǒng)采用西門子S7-400 PLC，CPU采用CPU414-2DP。為接線方便，其他3個站分布不變，站內模塊合并。

（2）人機界面采用研華工控機，重新制作操作臺，操作臺放置在現(xiàn)場，尺寸為1650 mm×1400 mm×600 mm。工控機采用WINCC軟件編制上位畫面，設置生產(chǎn)線速度、膠料配方、各溫控區(qū)溫度等，并可監(jiān)控生產(chǎn)線的設備運行狀況，進行故障監(jiān)控，采用DP與PLC通訊。

（3）各I/O配置ET200M，采用PROFIBU-DP網(wǎng)絡與CPU相連。

（4）單條稱和連續(xù)稱顯示器改造為梅特勒-托利多稱顯示器，并將稱顯示器連接到PROFIBU-DP網(wǎng)絡。

（5）采用DTA公司的LT-05A紅外溫度傳感器（如圖2所示）測量出膠溫度，將測量溫度輸入PLC，并在主操作臺的工控機上顯示。紅外溫度傳感器用支架固定在擠出機機頭上，測量溫度范圍0~500 ℃，測量精度±1%，響應波長8~14 μm，距離因數(shù) 15∶1，響應時間150 ms，發(fā)射率0.95，輸出電流4~20 mA（線性），探頭尺寸Φ18 mm×105 mm，工作電源（直流）24 V，引線長度2 mm。

圖2 LT-05A紅外線溫度傳感器

（6）裁切系統(tǒng)：擠出裁切系統(tǒng)采用直流驅動器加直流電機控制裁刀輸送帶，通過編碼器模塊控制擠出胎面定長；為提高擠出胎面定長精度，采用英國CT公司伺服驅動器SP加FM伺服電機組成的伺服系統(tǒng)，在裁刀輸送帶上加定長編碼器，通過PLC上的定長模塊來控制擠出胎面裁斷長度，以滿足擠出胎面定長控制的需要。

（7）妥善處理更新部分與原系統(tǒng)其它部位（裁刀、單條秤和連續(xù)秤、直流傳動系統(tǒng)）與電器聯(lián)接等；PLC控制柜的拆除、安裝，控制柜與外圍動力線、控制線、信號線的對接，單條秤和連續(xù)秤與PLC的調試，溫度、壓力、轉速等儀器儀表的調試，PLC程序的調試；裁刀原系統(tǒng)的拆除，伺服控制系統(tǒng)的安裝、調試。

5 改造效果

工程機械輪胎胎面擠出生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)升級改造后，PLC控制系統(tǒng)的新程序（包含各設備的單動、聯(lián)動及相互之間的連鎖程序、各單元間的同步程序等）忠于原程序具有主聯(lián)動線給定裁刀裁斷長度、單條稱和連續(xù)稱顯示稱量數(shù)據(jù)等特點，同時增加了以下功能：

（1）上位機可監(jiān)控整個生產(chǎn)線網(wǎng)絡運行情況，進行網(wǎng)絡診斷；

（2）上位機采用WINCC6.0監(jiān)控軟件，不改變原操作習慣，并顯示擠出胎面生產(chǎn)線運行畫面，畫面顯示各設備運行狀況和各浮動輥的位置；

（3）上位機可進行生產(chǎn)線故障診斷、記錄、查詢和工藝運行參數(shù)記錄。

工程機械輪胎胎面擠出生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)改造后，生產(chǎn)線控制效果良好，工藝質量較大提高，設備能力指數(shù)（CMK）和過程能力指數(shù)（CPK）分別由改造前的0.83和0.91增大到1.34和1.41。

6 結語

我公司工程機械輪胎胎面擠出生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)由S5系列改造為S7系列后，生產(chǎn)線運行穩(wěn)定，工藝質量和產(chǎn)量提高，故障率和維修成本降低，達到改造目的。