硫化群控系統的組建與應用

李剛，鄭萬利，王忻國，陳偉，樓鑫，林元表

(杭州朝陽橡膠有限公司，浙江 杭州 310018)

在輪胎的加工工藝中，硫化有著非常重要的作用。硫化三要素溫度、壓力、時間直接影響硫化效應，決定硫化質量。記錄每次硫化過程中的三要素曲線是硫化工序的重點工作。

最初硫化機使用三針記錄儀來記錄這些曲線，按體系要求留存十五年以備追溯。這種機臺獨立記錄曲線又需要工藝技術人員反復核對工藝條件、檢查實際執行情況的工作模式，隨著設備數量增加、生產產量提高，不斷地耗費更多人力、物力和時間。其次在工藝條件核對中，因為人員疏忽、檢查不全，導致模具字塊匹配錯誤、硫化工藝條件執行偏差、輪胎錯硫等現象頻頻發生。另外，由于紙質文檔存在存放條件不良、缺乏系統梳理、記錄曲線不清晰等因素影響，導致在追溯過程中信息缺失，無法診斷病疵輪胎的問題所在。這些都嚴重影響企業產品質量和生產效益。

組建硫化機組群控系統，將硫化條件參數和要素曲線等生產信息數字化處理、傳輸、儲存。通過建立各項在線確認流程，在減輕現場工藝技術人員工作強度的同時，提高硫化工藝過程監管和追溯能力，增強生產綜合管控水平。

1 群控網絡系統的組建

我公司硫化生產工序有340余臺（包括B型熱板機械式、液壓式及部分工程胎）硫化機，所用控制系統為三菱Q系列PLC，總線連接式三菱GT系列觸摸屏。在群控網絡中硫化機PLC作為下位機從站，每條硫化溝配置一個下位機主站，每個主站掛兩個CCLink網絡，單個CC-Link網絡接10～20個硫化機從站。下位機主站采用CC-Link IE雙環路組網通過電腦板卡（插于PCI插槽中）接入上位機，采用光纖進行傳輸，數據處理上較快，能夠在幾個毫秒（光纖部分）里面處理完數據，且使用雙環路網絡保證了數據可靠傳輸（見圖1）。

上位機采用研華IPC工業控制計算機。使用Delphi程序編寫上位機程序，完成下位機數據采集及硫化參數下載等功能。采集的數據保存在數據庫中，以便客戶端程序訪問。

2 群控系統的應用

2.1 工藝條件與模具匹配確認

當生產計劃調整，硫化機更換模具后，工藝員需對模具規格字、層級、負荷指數/速度級別、最大負荷與氣壓等各字塊進行檢查，避免換模時安裝錯誤導致輪胎硫化報廢。

在群控系統中設定流程：機臺結束換模狀態，系統自動對硫化機進行鎖定無法進缸硫化。需要工藝員按照無線終端設備上的驗模單對現場模具進行檢驗，確認各項內容拍模具花塊及字塊照片提交。提交驗模單后，群控系統才能允許試硫生產一缸。試硫結束后系統繼續自動鎖定機臺禁止硫化。工藝員需繼續使用無線終端設備對試硫的輪胎外觀進行檢驗，確認外觀無錯誤和缺陷后拍輪胎規定部位照片提交首缸檢驗單。群控系統才能解鎖機臺，允許該機臺進入連續生產狀態。

通過該流程的建立與實施，機臺在更換模具后的生產中出現批量錯硫和輪胎外觀病疵概率大幅降低。

2.2 硫化工藝參數下傳與確認

當硫化機更換規格后工藝步序時間及板模溫設定值需根據規格進行轉換。在沒有群控系統時，需要工藝員在更換規格的機臺上進行逐項修改，工作效率低且容易出錯。

通過群控系統流程建立與功能拓展，在生產計劃下達模具更換指令，切換機臺狀態為換模時，系統根據新規格的編碼從BOM中調取相應的工藝步序時間參數及板模溫設定值，通過下位機主站送往更換規格的機臺。工藝員只需在機臺觸摸屏上確認參數是否正確并下載完成參數設定。

2.3 生產計劃與物料信息匹配確認

胎胚進缸硫化前，操作人員需對胎胚成型條碼和機臺條碼進行掃描，讓系統識別輪胎規格、層級以及機臺所綁定的模具規格層級等信息并進行比對校驗。

比對成功則證明該條胎胚可在此硫化機進缸硫化，允許繼續生產。如果比對失敗，系統將鎖定機臺禁止進缸硫化，直至掃描信息比對通過。

此功能有效杜絕生產人員因檢查疏漏導致錯硫現象的發生。

2.4 硫化過程工藝監控與記錄

下位機從站PLC實時采集硫化步序、硫化時間、熱板溫度、模套溫度、內溫、內壓數據，并在觸摸屏上進行顯示，3天內的數據可在觸摸屏上直接查詢（見圖2）。

在下位機從站PLC中設置報警參數。由下位機從站PLC判斷硫化過程中各硫化步序的熱板溫度、模套溫度、內溫、內壓的值是否超出工藝條件公差范圍。

當PLC檢測到生產中的硫化工藝已超差時，現場機臺通過聲光報警燈進行提示，并將報警及封存信息在觸摸屏上進行顯示（見圖3）。下位機主站把相關數據送往上位機，存入數據庫服務器。群控系統掃描獲取報警數據字，自動翻譯為相應的信息，通過釘釘系統提供的群機器人接口，將機臺報警信息定向推送到相應的機臺責任人，提醒相關責任人進行排查和修復處理。

通過上述改造，有效確保硫化過程工藝的監管力度，大幅度提高工藝報警的處置效率，減少工藝員在線巡查時間。

2.5 三要素曲線及報警記錄追溯查詢

為了能更好地對輪胎品質進行管控追溯，內部開發客戶端查詢軟件。

（1）可根據硫化機的機臺編號、時間區間、條碼信息對所有硫化曲線進行查詢，并可使用拖拉框方式放大顯示。如此可精確查詢每條輪胎在硫化過程中各時間段的硫化步序、溫度和壓力等數據。同時還能對畫面曲線進行打印及數據導出（見圖4）。有效提升硫化工藝過程追溯能力和分析水平。

（2）可通過“機臺編號”、“時間區間”、“報警信息”等關鍵字對所有硫化機的報警記錄進行查詢。查詢結果列出所選機臺及時間段內出現某一種報警的所有記錄，如同時選擇硫化步序則會篩選出同一步序的所有報警記錄。由于某缸輪胎硫化中可能存在多個報警，可通過點擊復選框“按條碼分組”功能，只顯示每個條碼的一項報警記錄，得出所選時段對應機臺生產不符工藝的輪胎數量。系統還能把記錄導出至Excel進行后期處理，對各報警產生的頻次、機臺、硫化步序時間等分布情況的分析及各種報表的制作提供便利（見圖5）。

（3）客戶端程序還可對所有硫化機在執行工藝步序時間進行查詢，方便工藝員對眾多機臺的在執行工藝步序時間進行檢查（見圖6），無需前往現場逐臺檢查，提高了工作的便捷性。

2.6 群控系統的其它功能

（1）輪胎病疵查詢功能?？蓪θ我鈺r間段內生產的輪胎進行病疵規格分類查詢，方便對生產出的輪胎病疵及時分析管控。

（2）產量信息統計功能?？蓪θ我鈺r間段內生產的輪胎依據機臺、班組、員工等要素分類查詢，匯總該時段機臺員工所生產的各規格輪胎數量。

（3）機臺狀態查詢功能。顯示所有硫化機組當前設備狀態（如計劃檢修、更換模具、跟換膠囊、胎胚脫節等），每間隔半分鐘更新狀態信息?？稍谌我鈺r間段內，通過選定機臺編號或某項設備狀態，查詢機臺過往狀態詳情及機臺處于各狀態的匯總時間。

（4）生產規格查詢功能?？芍苯语@示所有機臺當前對應的生產規格信息。也可按生產規格將對應機臺編號分組顯示。

（5）膠囊使用次數查詢功能?？蓪λ袡C臺在使用的膠囊次數進行查詢，方便工藝員對膠囊使用情況進行監控。

3 結束語

該群控系統在硬件選型上使用的都是工業級備件，運行穩定可靠，在多年的使用中未出現異常死機和數據丟失現象。系統功能也在工藝、生產、設備各方面的管理需求下不斷完善和升級。應用此系統后未再出現模具更換錯誤、人為因素導致的錯硫現象，解決了很多硫化工序工藝和生產上的管理難點，受到員工廣泛好評。