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 前期方案設計

1.1 需求分析

要解決這個問題，設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 軟件結構

根據(jù)功能需求設想，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的完整噴碼信息。軟件第一次打開默認是手動噴碼模式，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排序。

（3）通訊設備模塊：可在此靈活修改計算機串口端口號以及對應的PLC網(wǎng)絡地址。

（4）用戶登陸模塊：設置兩個不同權限賬戶，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置，管理員賬戶則可以靈活修改維護。

3 小結

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備第三方通訊軟件，可在此基礎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自動化運行的應用參考。