液压式轮胎硫化机电气控制设计思想浅谈

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1 概述
某公司所产LLY-B1060/1370-2液压式轮胎硫化机采用三菱A2AS CPU PLC进行过程控制、压力检测、温度检测及PB控制。采用三菱触摸屏作为人机界面，使操作者能通过触摸屏直接与PLC进行“对话”，实现了3C-Computer、Commmunication、Control技术应用。采用接近开关和少量行程开关作位置检测外，还采用了编码器检测主机及机械手升降位置。采用两台日本横河UR1000三针记录仪分别对左、右模内温、外温、内压进行实时采样记录。设计思路见图1电气控制硬件框图。以下将从设计角度进行阐述。
2 三菱PLC控制系统配置
三菱PLC控制系统配置图如图2所示。
% w  h0 t' r" z1 u- L& c. o2 m 3 位置检测
采用集电极开路二相原点输出型增量式旋转编码器作为信号源，漏型晶体管输出2通道高速计数模块-A1SD62作为信号处理器，使主机及机械手运动所产生的信号经CPU程序处理后转为其行程升布牵的实际高度值，CPU将此数字量用于过程控制中。
4 @; Q9 W9 O4 H: e( V- a5 a4 温度和压力检测
. |0 r( N4 P9 o# ]因左、右模外温采用分别控制方式，每模需检测外温、内温和内压共需6通道，故选A1S68AD。
温度检测:Pt100+温度变送器→4～20mA模拟量→A1S68AD
压力检测:压力变送器→4～20mA模拟量→A1S68AD
# G: R( T7 r; U6 V$ L2 W( J5 外温控制
经PT100检测到的外温与设定值比较，CPU进行PID运算程序处理，由A1S62AD模块输出4～20mA模拟量，带动电气转换器控制比例调节阀进行外温的控制。CPUPID运算→A1S62DA→4～20mA模拟量→电气转换器。
  R; a& W& e$ G, Z+ k6 温度和压力等参数实时打印、记录
+ b& {; S8 Y5 I8 i# g" [在设计中摒弃了传统采用的气动记录调节仪，它存在的问题有:①调节滞后，精度低；②工艺参数修改不方便；③故障率高；④体积大等。
+ L4 r5 y8 r/ o+ r设计中采用PLC对温度控制，温度、压力的记录采用了体积小、管理方便、高精度、低故障的日本横河UR1000型小型智能记录仪，它能实时的进行曲线记录、显示和打印。
  s5 J# O5 {) J- h7 人机界面
液压硫化机因控制系统复杂，设定参数较多，若采用传统的控制方式，则不能方便、有效地完成控制任务，故在该机采用了三菱A850GOT人机界面终端，共设计有9个画面，在每个画面的左上角有日期显示，右上角有北京时间显示。
4 y/ O: N: I: h1 p) d* L& E, ^主菜单如图3所示。
: X5 f3 h, @6 ^8 a- Z( H 上电伊始，触摸屏首先将出现主菜单画面，该页面共设计有8个触摸健对应8个功能的子目录，只要手指轻轻触摸其中任意一健，画面将出现与其功能对应的子菜单。
5 f- \9 l7 |" j. R& e(2)主机编码器参数子菜单
主机编码器参数子菜单如图4所示。
在此画面下端有4个触摸健，若按菜单健，画面将会回到主菜单，若按上页或下页健，画面将转到相应的页面；键盘这触摸健是已提前设好的一个系统键盘窗口，当其被触摸后，将弹跳出一个有O～9←，→，↓，↑，?，.，-，Del的可移动的活动键盘，当键盘窗口出现后，直接触摸自己想设定参数单元的移动光标，按数字健即可输入参数，为防止误操作，所有参数输入单元均设有写入保护。只要触摸数字键盘左上角的“关闭”窗口，该键盘关闭。
7 S# M: u- Y& {在此菜单中，主要设定主机在运动过程中发出相应位置信号的高度参数，并显示其所在位置的实际高度。
(3)机械手编码器参数子菜单
4 s  r+ f7 \. b* o$ l机械手编码器参数子菜单如图5所示。
/ P1 {* ~3 m' c4 N$ I! ^ 在此菜单中，可分别对左、右机械手位置的有关参数进行设定，并能分别显示其实际运行高度值，其操作使用方法同上。
(4)时间参数设定子菜单
% D6 T* S' q  A0 {& U1 [, E; [' ^时间参数设定子菜单如图6所示。
在此菜单中，可对容易修改的时间参数设定，有效时间O～99s。如生产不同规格的轮胎，其一次、二次暂停时间不一样，在这里可以轻松地修改，若有的厂家不需要二次暂停，只需将其参数设置为0即可；对该产品我们设计了胶囊脉动整形预热功能，根据蒸汽汽源压力，这里可以合理的设定胶囊脉动整形预热进气和放气时间。
(5)胶囊/轮胎计数子菜单
胶囊/轮胎计数子菜单如图7所示。
在此菜单中，可分别对左、右模的生产轮胎的数量、胶囊使用次数进行原始设定，一般刚开始生产时均设定为0，每完成一次硫化过程，它们将分别自动进行一次累加。胶囊寿命根据其平均使用次数设定，当胶囊使用次数超过其寿命设定值，PLC将报警，提醒用户更换胶囊，而且胶囊计数设定单元没有设定保护，操作工更换胶囊后，即可设置为0。
4 S9 @2 B7 o& @% U. l0 w(6)硫化监视子菜单
8 l4 {; p1 i' x( A1 H5 A硫化监视子菜单如图8所示。
在此菜单中，将分别看到到目前为止，左、右模生产轮胎的总数，胶囊更新后到目前使用次数。动态显示硫化过程中的执行步序、每步运行时间、倒计时时间和从一开始硫化到当前进行的总的时间。当一完成硫化工艺任务，其所有时间复0。
4 S4 _7 u5 K- h$ h5 y: A(7)硫化工艺参数设定子菜单
硫化工艺参数设定子菜单如图9所示。
- d0 h& ^) ^7 C0 J. _ 在此菜单中，设计了9步可执行硫化工艺步，根据工艺不同要求，很方便的分别设置每步的时间、所要求动作的工艺阀门及何时要求后充气工位翻转，进行放气及卸胎工作。在阀序设计了可设置最多12个电磁阀在每步的工作状态。
' Y" M. f3 u3 h6 g+ }. a从左到右分别设为1～12号阀，分别对应使用厂家的工艺阀。如规定N0.1 1.4MPa蒸汽阀、N0.2热水进阀、N0.3冷水进阀......N0.11后充气工位翻转.....。
在阀序的设定时，每个阀有“0”，“1”，两个状态。当设定为“0”，时，在该步序该阀关闭；设定为“1”时，在该步序该阀开启。实际步序少于9时，余下的步序时间设定为0即可。并可以在程序中设定其任一步为延时硫化步。当设定完时间参数，在画面左下角将显示总的设定时间。
* t$ c9 q( x  p; S' K(8)温度压力参数子菜单
温度压力参数子菜单如图10所示。
7 Z1 I# s1 [; }7 L" J 在此菜单中，可完成左、右热板温度控制的PE参数设定、热板温度控制值的设定，并能实时显示热板温度现行值、内温现行值、内压现行值。
4 h2 p! n; j) J' b+ A(9)热板温度曲线子菜单热板温度曲线子菜单如图11所示。
3 f0 g& X! }1 ] 在此菜单主要直观的显示左、右热板温度的动态曲线，两曲线以不同的颜色区分，效果明显。
; D+ m$ }# \. i( z/ K# o8 结束语
外胎定型轮胎硫化机电气控制系统，由继电器、机械式程序控制器、气动三针记录仪→PLC、数码管显示器、气动三针记录仪→PLC、触摸屏、小型智能记录仪组成的控制系统方向发展是一个质的飞跃。我们相信随着高精度的液压式轮胎硫化机的进一步发展，自动化程度将越来越高，工人的劳动强度将越来越低，最终将走向智能时代，由上位计算机对硫化机进行管理，走向群控发展的道路。
, ~8 Q( B1 }  \3 Y( j文章关键词： 液压、轮胎、电气