陳亮

(三菱電機(jī)自動(dòng)化（中國(guó)）有限公司，上海 200336)

硫化機(jī)群控系統(tǒng)中的MES應(yīng)用

MES application in curing press group control system

陳亮

(三菱電機(jī)自動(dòng)化（中國(guó)）有限公司，上海 200336)

在各輪胎廠逐步規(guī)模化生產(chǎn)的背景下，通過(guò)對(duì)就某大型輪胎廠運(yùn)用三菱電機(jī)MES接口模塊構(gòu)建硫化機(jī)群控MES制造執(zhí)行系統(tǒng)展開(kāi)說(shuō)明，最終實(shí)現(xiàn)了工廠的可視化管理，提升了生產(chǎn)效率。

硫化；PID；工業(yè)以太網(wǎng)；制造執(zhí)行系統(tǒng)

近年來(lái)國(guó)內(nèi)汽車(chē)銷(xiāo)量快速上升，各大輪胎廠生產(chǎn)熱火朝天、規(guī)模逐步擴(kuò)大。然而，我國(guó)輪胎廠普遍面臨片面追求產(chǎn)量銷(xiāo)量、低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)等問(wèn)題，面對(duì)美國(guó)雙反、歐洲綠色標(biāo)簽法等貿(mào)易壁壘，一方面直接影響到部分企業(yè)的輪胎出口，另一方面迫使各大輪胎生產(chǎn)廠提高生產(chǎn)各環(huán)節(jié)監(jiān)控力度，滿足可追溯性等要求，提高產(chǎn)品質(zhì)量，提升競(jìng)爭(zhēng)力。在輪胎廠中，硫化機(jī)設(shè)備往往很多，其運(yùn)行狀態(tài)對(duì)輪胎質(zhì)量、產(chǎn)量起到了非常重要的作用。本文主要說(shuō)明某工廠硫化機(jī)從單臺(tái)獨(dú)立運(yùn)行到整體群控系統(tǒng)的組網(wǎng)升級(jí)改造，提升了生產(chǎn)管理水平，提高了輪胎產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)力。

1 硫化機(jī)簡(jiǎn)介

在輪胎生產(chǎn)過(guò)程中，硫化是最后一道加工工序，是膠料在一定條件下，橡膠大分子由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榫W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的交聯(lián)過(guò)程。輪胎定型硫化機(jī)主要由機(jī)架、蒸氣室、中心機(jī)構(gòu)（推頂器和膠囊）、升降機(jī)構(gòu)、裝卸胎機(jī)構(gòu)、后充氣機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、電氣控制系統(tǒng)等組成。典型硫化機(jī)三菱電機(jī)方案如圖1所示。

其中，人機(jī)界面采用三菱電機(jī)GT1575，方便就地顯示操作，可編程控制器采用Q系列PLC，通過(guò)數(shù)字量和模擬量I/O等實(shí)現(xiàn)對(duì)外圍設(shè)備控制。在輪胎硫化過(guò)程中，影響輪胎質(zhì)量的因素主要是輪胎硫化三要素：溫度、時(shí)間、壓力，對(duì)于溫度、時(shí)間、壓力的確定與選取，決定了PLC控制系統(tǒng)性能的要求。硫化溫度的高低、溫控的穩(wěn)定性，直接影響硫化速度、產(chǎn)品質(zhì)量和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，其中熱板、模套溫度PID控制如圖2所示；硫化時(shí)間可根據(jù)范特霍夫方程或阿累尼烏斯方程進(jìn)行等效計(jì)算；硫化壓力控制的穩(wěn)定性防止氣泡產(chǎn)生，提高致密性，提高產(chǎn)品品質(zhì)。

圖1 三菱電機(jī)硫化機(jī)方案配置圖

圖2 溫度PID控制示意圖

2 硫化機(jī)群控方案說(shuō)明

某大型輪胎廠要求將一分廠內(nèi)所有硫化機(jī)組網(wǎng)，上位系統(tǒng)一方面可以監(jiān)視硫化機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，包括啟動(dòng)、停止、故障報(bào)警、運(yùn)行中溫度、壓力、硫化時(shí)間等，另一方面可以在更換輪胎模具、更改工藝參數(shù)時(shí)，批量對(duì)各硫化機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)更改。今后分階段逐步將成型機(jī)等其他設(shè)備、各跨地區(qū)分廠聯(lián)網(wǎng)形成整體集團(tuán)MES制造執(zhí)行系統(tǒng)。針對(duì)客戶(hù)要求，整體硫化機(jī)群控設(shè)計(jì)方案如圖3所示。

圖3 硫化機(jī)群控MES系統(tǒng)方案圖

其中，硫化機(jī)之間采用通訊速度為1 Gbps的 CC-Link IE Control工業(yè)以太網(wǎng)，根據(jù)上下傳數(shù)據(jù)分配的要求，每臺(tái)硫化機(jī)通訊數(shù)據(jù)量近200個(gè)，約20臺(tái)構(gòu)成一個(gè)CC-Link IE Control網(wǎng)絡(luò)，并在主站添加MES接口模塊QJ71MES96，通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與SQL Server2008數(shù)據(jù)庫(kù)的信息交互，構(gòu)建了e-f@ctory。客戶(hù)軟件團(tuán)隊(duì)自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了上位MES軟件，實(shí)現(xiàn)了以下功能：

（1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的顯示，與胎坯條碼的關(guān)聯(lián)；

（2）主要工藝參數(shù)的記錄、查詢(xún)、報(bào)表功能；

（3）主要工藝參數(shù)的實(shí)時(shí)曲線的顯示， 歷史趨勢(shì)查詢(xún)；

（4）工藝參數(shù)的報(bào)警顯示及通知功能（自動(dòng)發(fā)送郵件給相關(guān)人員）；

（5）設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及報(bào)警顯示及通知功能，設(shè)備運(yùn)行效率的統(tǒng)計(jì)分析、顯示、報(bào)表；

（6）計(jì)劃產(chǎn)量、實(shí)際產(chǎn)量等生產(chǎn)數(shù)據(jù)的顯示、匯總統(tǒng)計(jì)；

（7）工藝參數(shù)的批量設(shè)定；

（8）操作記錄及歷史操作記錄查詢(xún)。

另外工程師站可通過(guò)主站以太網(wǎng)模塊，直接無(wú)縫鏈接任一硫化機(jī)站點(diǎn)，完成程序修改、故障排查等調(diào)試和監(jiān)控功能，整體方案充分考慮了今后工廠擴(kuò)容、跨地區(qū)工廠聯(lián)網(wǎng)等，為后期項(xiàng)目做好了鋪墊。

3 小結(jié)

采用硫化機(jī)群控MES系統(tǒng)方案后，首先可靠性得到了提升，工廠現(xiàn)場(chǎng)的FA設(shè)備通過(guò)MES接口模塊實(shí)現(xiàn)了與上位數(shù)據(jù)庫(kù)的直接連接，與以往的網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)相比更加穩(wěn)定可靠，在斷線情況下還可以將數(shù)據(jù)自動(dòng)備份在CF卡中，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后自動(dòng)重傳，避免了數(shù)據(jù)的丟失，并通過(guò)時(shí)鐘同步功能，確保數(shù)據(jù)的時(shí)效匹配。由于系統(tǒng)整體運(yùn)用了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，確保了大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性，并實(shí)現(xiàn)了工藝數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、品質(zhì)數(shù)據(jù)等可視化管理。MES系統(tǒng)的實(shí)施后，工廠通過(guò)對(duì)工藝、工序的監(jiān)控提升了產(chǎn)品品質(zhì)，改善了成品率，通過(guò)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率的監(jiān)控，減少了待機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)間，通過(guò)故障報(bào)警的監(jiān)控與快速處理，提高了生產(chǎn)效率，降低了能源消耗，全面提升了工廠整體管理水平。

(R-01)

TQ330.493

1009-797X(2015)21-0051-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.21.008

陳亮（1978-），男，畢業(yè)于上海交通大學(xué)控制工程專(zhuān)業(yè)，目前負(fù)責(zé)技術(shù)管理工作。

2014-09-26