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目录一．设计任务书二．硫化机的用途与分类三．硫化机的结构及参数四．机械手五．微机控制系统的设计六．设计总结七．参考文献<一>设计任务书一、设计内容(1) 硫化机机械手运动机构设计(2) 微机控制系统的设计(3) 控制程序设计二、应完成的内容：（1）硫化机主机图（图幅不小于A1）（2）硫化机机械手部装图（图幅不小于A1）（3）机械手控制程序清单（4）机械手控制程序磁盘文件（5）机械手控制电路（总图幅不小于A1）（6）机械手程序框图（总图幅不小于A2）（7）硫化机中非标零件图（总图幅不小于A3）（8）设计说明书<二> 硫化机的用途与分类轮胎定型硫化机主要用于空心轮胎（汽车胎、工程胎、飞机胎、摩托车胎、力车胎等）的外胎硫化。
轮胎定型硫化机是在普通个体硫化机的基础上发展起来的。
本次设计的硫化机名为双模轮胎定型硫化机，其型号LL-B525/4220 X 2。
该硫化机主要适用于普通外胎及子午线结构外胎等充气轮胎定型硫化。
能自动进行装胎、定型、硫化、卸胎及后充气冷却等一系列工艺操作。
采用蒸锅式（或热板式）加热，可使用两半膜，也可以使用活络膜，并配备有充气装置，供用户硫化尼龙帘布线轮胎时配套使用。
我国轮胎定型硫化机的发展十分迅速，自1963年开始设计制造B 型硫化机至今已有四十年的历史，定型硫化机从无到有取得很大的成绩。
国产定型硫化机已基本形成系列。
近年来，对于定型硫化机组开展了研制工作，已取得了可喜的发展。
轮胎定型硫化机按不同角度分类按胶囊特点可分为：A型定型硫化机的（胶囊向下收藏）；B型定型硫化机（胶囊向上收藏）；AB型定型硫化机（胶囊成“U”型收藏）。
按加热方式可分为：罐式定型硫化机；夹套式定型硫化机；板式定型硫化机。
按传动方式可分为：连杆式定型硫化机；液压式定型硫化机，液压锁环式定型硫化机。
按是否用胶囊可分为：有胶囊定型硫化机；无胶囊定型硫化机。
<三> 硫化机的结构及参数一、系统结构本机属B型双模轮胎定型硫化机。
PLC在轮胎硫化机上的应用1 前言轮胎硫化机是轮胎生产的关键设备之一，其控制系统的好坏直接影响到轮胎的硫化质量。
传统的控制方式是继电器联锁控制，但其可靠性差，故障率多，灵活性差，维修困难。
人们曾尝试单板机、计算机用于硫化机控制，取得了较明显的进步。
但是其编程困难，技术很难掌握，控制通用性差，成本高，且对周围环境要求较高，因此其推广受到了一定限制。
随着可编程控器(Programmable Controller简称PC)在国内的运用和推广，人们找到了轮胎硫化机较理想的控制系统，即PC控制系统。
由于其具有可靠性高，抗干扰能力强，维修检测方便等优点，适合于对轮胎硫化机的控制，获得广泛的推广。
桂林橡胶机械厂作为硫化机的主要生产厂家，近年来对PC控制系统进行广泛的研究和运用。
现在该厂主导产品双模轮胎定型硫化机已全部采用PC控制，结束了该厂近二十年使用继电控制的历史。
本文主要以该厂对PC控制系统的研究，推广介绍可编程控器在轮胎硫化机上的应用。
2 PC特点及概况可编程控器是一种专用的工业控制计算机，它与数控装置，机器人一起被评为工业自动化的三大支柱。
其主要特点如下。
(1)可靠性高，抗干扰能力强。
(2)环境适应性强。
PC控制直接适用于工业环境为其设计指标，对周围环境无严格要求，可直接安装于工业现场，不需另外保护措施。
(3)使用方便。
主要表示在编程方便、接线、检修方便。
(4)产品采用模块化设计原则，大批量生产，质量严格控制。
国外生产PC的厂家很多，最著名的有美国A-B公司和GE-FANUC公司，日本的欧姆龙公司和三菱公司，德国AEG公司和西门子公司，法国的TE公司。
它们号称PC领域的大雄，代表PC的最高水平。
它们在中国都有各自的代理商，很容易买到其产品。
国产PC以小型为主，多数为仿制产品，I/0点均在128点以下。
主要厂家有上海工业自动化仪表研究所，苏州电子计算机厂，北京机械工业自动化研究所，无锡华光电子工业公司，中科院自动化研究所，上海香岛机电制造公司。
轮胎硫化群控网络管理系统简介硫化群控网络管理系统是我公司集多年从事橡胶行业自动化控制和智能配料的实践、技术经验，自主开发的一套拥有自主知识产权的硫化机网络集群控制系统。
该系统实现了对硫化机组群的网络集中管理控制，能够自动将生产数据与胎号（条码）建立一一对应关系，并存储到网络数据库中，工艺管理人员和质量人员可以远程查询生产数据，同时实现计划和工艺的统一维护和下达，实时监控现场的生产情况，实现设备状态的实时报警和胶囊使用报警，实时观测硫化曲线和设备的I/O关键点动作。
系统可与整个轮胎企业的条码物流管理系统进行无缝连接。
橡胶平板硫化群控系统方案一.使用专用单片机系统方案每一台平板硫化机安装一台专用单片机，通过CAN总线组成的网络与工控计算机通信，实现数据采集与控制。
工控计算机与工控网交换机连接，再连接原公司内部网交换机。
从而实现管理网与工控网相通。
该系统硬件应由两部分组成：单片机控制器；工控计算机。
系统软件应由两部分组成：单片机软件；数据接口软件。
系统组成见图示。
单片机控制器：完成橡胶平板硫化工艺过程控制；实现工作状态显示（温度、时间、压力等）；自动保压功能；提供各种报警功能；现场人工操作功能；实现某些功能智能操作；通过CAN总线实现数据通讯，完成工艺参数的控制。
硬件的核心部分采用先进的工业级CPU，内部含大容量电擦写存储器及内部看们狗电路，使系统具有很强大的可扩容性和高可靠的工作稳定性。
CAN总线采用非律蒲公司的产品，接口兼容性好、特性稳定，方便与其它设备对接。
软件通信采用标准CAN总线协议，随时可以挂接设备进行通信。
温度采集使用数字滤波技术提高抗干扰性能，控温过程采用PID自动运算控制方法。
工控计算机：通过CAN总线完成与单片机控制器的数据通讯（如下传工艺参数等）；实现数据接口功能；实时监测硫化机的工作状态；保存控制过程数据（历史数据）；实现与公司内部网的连接。
接口软件用VB或VC实现，数据保存在Microsoft SQL Server 2000数据库中，从而实现与管理软件接口功能（数据传送与控制需双方协商解决）。
所有硫化机的工作状态可以在工控计算机上实时显示，也可以在网络中的管理计算机上实时显示。
工艺参数可以由工控计算机下传至硫化机，也可以由网络中的管理计算机下传至硫化机。
二.使用PLC可编程控制器方案系统物理连接与单片机系统相同。
所有功能由PCL 模块组成的系统完成。
由于S7-200系列没有CAN总线模块，需将CAN总线换成RS485总线。
如果使用S7-300系列带CAN总线模块的系统，硬件费用将增加3倍左右。
轮胎硫化机群控系统的升级改造张继超【摘要】本文阐述了对原轮胎硫化机群控系统升级改造的内容及主要技术参数,并附图加以详细介绍.对改造后的系统功能进行了总结.【期刊名称】《河南科技》【年(卷),期】2013(000)012【总页数】2页(P103,131)【关键词】轮胎硫化机;群控系统;升级;改造【作者】张继超【作者单位】风神轮胎股份有限公司,河南焦作454000【正文语种】中文【中图分类】TH39硫化机是橡胶行业硫化的主要设备，硫化机群控系统更是硫化车间的核心。
硫化机群控系统是将硫化车间所有硫化机通过建立通讯网络，使每一台硫化机都能和群控室中的计算机通讯，以达到计算机通过通讯网络集中管理的目的，系统能够实时反映所有机台的设备现状、生产参数、工艺参数等，并对工艺报警做及时的处理，实现使所有管控设备融入到公司的信息系统中，而原有系统不能满足这些要求，因此需要对系统进行升级改造。
一概述(一)现有设备的现状群控室中原有的两台上位机为当时(2001年)DELL高性能工业用计算机(windows NT Workstation 4.0操作系统、10G硬盤，PIII866MHZCPU，128M内存，fix 组态软件)通过与一套GE(CPU为GE90－30系列IC693CPU350)的PLC控制系统经过同轴电缆组网，实现对30台硫化机进行网络群控。
但随着计算机技术的快速发展，原来的计算机硬件已无法买到，而现在的新计算机无法安装windows2000操作系统及FIX组态软件，系统一旦损坏势必将影响生产，甚至无法生产。
(二)设备改造范围包括升级上位机硬、软件，升级PLC的CPU模块，采用以太网(RJ45)进行组网，且保留控制系统中原有的数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块。
程序升级要忠实原程序，同时配备编程器，能与PLC通讯，以便实时监控程序运行，查找排除故障。
改造后的系统要求上位机增加主管道压力、温度显示、记录。
应用智能控制技术优化轮胎硫化控制系统王明江 关键词:轮胎;硫化;控制系统;智能控制 中图分类号:TQ330.4+7 文献标识码:B 文章编号:100628171(2003)0420219208 目前,我国橡胶行业所用的生产设备与国外相比处于比较落后的状态,特别是在设备的自动控制方面,差距更大。
硫化机作为轮胎的主要生产设备,其控制系统的好坏、自动化水平的高低将直接影响轮胎硫化的质量。
在日益激烈的市场竞争环境下,如何提高轮胎硫化机自动控制水平以及工艺参数控制精度已成为提高轮胎产品质量的一个至关重要的环节。
1 轮胎硫化控制系统存在的主要问题硫化机控制系统在硫化过程中受外界因素影响较多,例如胎坯的初始温度、胶囊内过热水的温度、模具温度以及传热面的导热性能等。
在实际生产中总是按照较差条件来确定硫化时间,通常所采用的硫化时间比理想的延长20%,工程机械轮胎则延长30%,以确保轮胎完全硫化。
采用这种传统的方式控制轮胎硫化既浪费能源、降低生产效率,也影响轮胎的质量。
同时,在控制系统和控制元器件方面存在以下几个问题。
(1)目前,国内硫化机普遍采用只有数字逻辑控制功能的PLC,通过DO模块驱动接触器控制电动机实现硫化机的启、合模动作,并对PLC内部的计时器、计数器及辅助继电器等逻辑编程,实 作者简介:王明江(19632),男,河南焦作人,河南轮胎股份有限公司高级工程师,硕士,主要从事橡胶生产设备管理及电气控制工作。
现对硫化机硫化工艺过程(步序)的控制。
同时,通过输出单元控制集成式电控气阀组的开启与关闭,控制硫化机的进汽、进水及排水,实现硫化过程(步序)的自动控制,但无法采集、处理、记录过程控制数据,不具备生产过程中的工艺参数统计功能,各硫化工艺参数的调整比较麻烦,现场工作量很大。
(2)目前,国内硫化机外压温度的控制普遍采用带有比例调节功能的三针记录仪,通过调节气动薄膜调节阀的开启量,控制进入硫化机蒸汽室的蒸汽流量,实现硫化过程中外压温度的控制。
载重轮胎硫化罐计算机群控系统Tyre Vulcanization Computer Multiprocessing Control System（青岛科技大学）刘川来，刘伟峰，段利亚Liu,Chuanlai Liu,Weifeng Duan,Liya 摘要:在硫化罐的控制中采用硫化罐计算机群控系统,本系统采用DCS系统结构连接PLC和上位机,维护和维修方便,图形操作界面简单直观,实际使用表明,该控制系统可提高成品轮胎的质量,硫化操作的自动化程度和硫化过程中的工艺参数控制精度,可实现不间断生产。
关键词：硫化罐；群控；内胎硫化中图分类号：TP273+.5 文献标识码：BAbstract:This paper proposes a scheme, in which DCS system attached to PLC and upper computer is employed to make the maintenance more convenience. This scheme was applied to tyre vulcanization, which shows it improves the quality of tyre and the precision of vulcanization, and makes the production continual.Keywords: Vulcanization Tank; Multiprocessing Control; inner tyre vulcanizing1引言本文研究采用三菱PLC及欧姆龙温控表来实现硫化罐的等效硫化控制并对整个控制过程进行实时监控。
外胎硫化是橡胶厂轮胎生产的最后一个环节，硫化效果将会直接影响到轮胎的产品质量和使用寿命[1]，轮胎硫化生产的三要素是温度、压力和时间,温度和时间的控制基本决定了轮胎的硫化效应,压力与时间的控制则决定了硫化后轮胎的花纹质量[2]，特别是在日益激烈得市场环境下，其作用显得更加重要。
目前国内大部分生产厂家都是使用延时继电器来控制硫化时间[3]，由于硫化中所需的蒸汽压力和温度经常有较大的波动，单纯的按时间计算就可能会产生过硫或欠硫现象[4]，直接影响了轮胎的质量和产量。
因此，设计一种利用先进计算机控制技术的硫化群控及管理系统，不仅能提高企业的自动化水平，也能降低硫化罐控制装置的维护成本和硫化工的劳动强度[5]，提高硫化过程中工艺参数的显示和控制精度，确保轮胎的产品质量。
2控制系统设计方案时风双星轮胎有限公司硫化车间共有硫化罐20台，由于所有硫化罐的控制方式相似，所以特别适合群控。
硫化罐硫化过程共包括五个阶段：充内压蒸汽、打内压、升温、正硫化、降温。
在自动模式下，当硫化工装胎合模后，由控制系统计算轮胎的等效硫化时间并控制各阀门的动作。
硫化罐计算机群控及管理系统采用DCS系统结构，工业控制计算机作为管理和监视控制级，可编程控制器作为直接控制级，对现场的20台硫化罐温度、工作状态、操作状态等进行采集。
采用串行通讯方式将现场信号采集到上位机，上位机对每一台硫化的硫化温度、合模状态、手/自动状态进行采样和动态显示，并自动自动记录数据，还可以实现设置、查询及报表打印等功能。
我们选用的是FX2N-48MR型可编程控制器,根据要求选配的其它功能模块有：FX2N-2AD模数转换模块，FX2N-485-BD通讯模块，FX2N 485PCIF（用来转换计算机的RS232信号和可编程控制器的RS422信号）以及ADAM-4520（用来转换计算机的RS232信号和温控表的RS485信号）。
设计方案如图1所示。
基金项目：国家信息产业部项目，编号：信部运[20044792]在硫化过程中，外温对于轮胎的硫化质量起到至关重要的作用。
本设计采用欧姆龙温度控制器E5AZ作为单回路调节器，外温通过热电阻测温，并将热电阻信号直接接入温度控制器E5AZ来完成温度数据的采集。
E5AZ采集到外温，与设定值相比较产生偏差，再利用E5AZ 内置的PID控制算法，计算出控制量，输出4-20mA电流信号控制现场气动调节阀开度，控制蒸汽进入量，从而达到控制外温的目的。
控制回路如图2所示：3控制软件的设计三菱公司FX2N系列可编程控制器可以使用梯形图、指令表和SFC三种编程方式，指令多达156种，功能强大，编程非常方便。
从内胎硫化的流程可知，硫化的控制属于过程、位置控制，采用PLC可方便的进行编程，实现载重轮胎硫化罐的等效硫化时序。
为提高运行速度，减少运行指令，在控制软件设计中我们采用了模块化编程，设计了各种通用子程序，如数据采样及处理子程序、等效硫化计算子程序等。
4上位机管理软件的设计上位机管理软件采用Inprise公司(原Borland公司)的Delphi7.0开发，Delphi是一种全新的可视化编程环境，它为我们提供了一种方便、快捷的Windows应用程序开发工具，与其他开发工具相比，Delphi的编程效率和应用程序的性能至少能提高一倍，特别适用于开发通用的数据库管理软件。
上位机管理软件作为实时监控系统，所实时数据都是通过通讯方式获取的，因此，通讯功能在上位机管理软件中同样具有举足轻重的作用。
用Delphi７.0开发串口通讯软件一般有两种方法：一种是采用Microsoft的MSComm控件或其他公司及个人开发的第三方控件，这种方法实现起来相对比较简单，但效率较低；另一种是利用Windows的通讯API函数，使用API编写的串口通讯程序较为复杂，实现的功能强大，应用面广泛，特别适合于面向低层的下位机通讯，但是需要编程人员掌握大量的通讯知识，还要掌握多线程编程。
MOXA 公司提供了一个可供Delphi调用的串行通讯程序开发工具PComm serial communicationlibrary（Pcomm串口通讯库），Pcomm Library 是一个动态连接库（DLL）文件，使用Microsoft Win32 API编写，利用Pcomm编写串口通讯软件既具有API的强大功能，使用起来也比较简单。
系统功能图如图4所示。
上位机的RS-232串行通讯接口通过FX2N 485PCIF连接到可编程控制器的通讯模块FX2N 485BD上（通讯部分是软件设计的关键部分，将在下面祥述），经485通讯线接收从可变程控制器全双工异步串行通讯口送来的20台硫化罐手/自动状态信号及FX2N 2AD采集的压力信号，通过ADAM4520连接到温度控制器的通讯接口上，接收现场采集的温度信号。
在主窗口动态显示，可以随时查看硫化温度曲线，还具有数据自动存储、报警提示、查询、报表打印等功能，记录车间内所有受控硫化罐在定时硫化方式和等效硫化方式下生产的产品的生产过程和数量、操作合法性等数据，可以查询每一条轮胎生产过程中的各种数据和参预生产的操作员工等。
图4 硫化罐计算机管理系统功能图5结束语本系统采用DCS系统结构的硫化罐计算机群控及管理系统，工业控制计算机作为管理和监视级，可编程控制器作为直接控制级，对硫化罐进行等效硫化，并应用于聊城时风集团有限公司，系统稳定可靠，大大提高了硫化罐硫化轮胎的质量。
[1]徐玲,徐保国,肖应旺.免疫模糊PID的硫化罐群控系统[J]橡胶工业2005,52:684-687[2]周俊.轮胎硫化生产过程的模糊控制.[J]化工自动化及仪表2004,31(3):11-13[3]喻莉莉,徐笑庄,马军.硫化机群测控系统的研究与设计[J]微计算机信息2006,22(1):100-102[4]姜梅香,刘秉霞.分布式橡胶等效硫化微机监控系统的软件开发及其通信可靠性的研究[J]化工自动化及仪表2002,29卷5期[5]熊伟丽,肖应旺,徐保国.橡胶硫化过程智能控制系统[J]计算机与应用化学2004,21卷5期本文作者创新点：针对轮胎这种多层复合厚橡胶制品的硫化，本文采用采用DCS系统结构连接PLC和上位机，维护和维修方便,图形操作界面简单直观，实际使用表明，该控制系统可提高成品轮胎的质量，硫化操作的自动化程度和硫化过程中的工艺参数控制精度，可实现不间断生产。
作者简介：刘川来（1947-），男，山东青岛人，青岛科技大学教授，研究方向：自适应与智能控制系统；刘伟峰（1981-）山东青岛人，硕士研究生，研究方向：控制理论与控制工程；段利亚（1979-）山东青岛人，硕士研究生，研究方向：计算机控制系统Biography: Liu Chuanlai (1947-) mail, coming from Qingdao of Shandong Province，being professor in Qingdao University of Science & Technology, Research aspect: Adaptive control and intelligent control system; Liu Weifeng (1981-)mail, coming from Qingdao of Shandong Province,being master candidate of Qingdao University of Science & Technology, Research aspect: Control theory and engineering; Duan LIya (1979-) femail, coming from Qingdao of Shandong Province，being master candidate of Qingdao University of Science & Technology, Research aspect: Computer control system.通讯地址：青岛市郑州路53号 266042 青岛科技大学自动化与电子工程学院 160信箱段利亚（收）。
