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(shí)間直接影響硫化效應(yīng)，決定硫化質(zhì)量。記錄每次硫化過程中的三要素曲線是硫化工序的重點(diǎn)工作。

最初硫化機(jī)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(jī)臺獨(dú)立記錄曲線又需要工藝技術(shù)人員反復(fù)核對工藝條件、檢查實(shí)際執(zhí)行情況的工作模式，隨著設(shè)備數(shù)量增加、生產(chǎn)產(chǎn)量提高，不斷地耗費(fèi)更多人力、物力和時(shí)間。其次在工藝條件核對中，因?yàn)槿藛T疏忽、檢查不全，導(dǎo)致模具字塊匹配錯(cuò)誤、硫化工藝條件執(zhí)行偏差、輪胎錯(cuò)硫等現(xiàn)象頻頻發(fā)生。另外，由于紙質(zhì)文檔存在存放條件不良、缺乏系統(tǒng)梳理、記錄曲線不清晰等因素影響，導(dǎo)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(yán)重影響企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益。

組建硫化機(jī)組群控系統(tǒng)，將硫化條件參數(shù)和要素曲線等生產(chǎn)信息數(shù)字化處理、傳輸、儲存。通過建立各項(xiàng)在線確認(rèn)流程，在減輕現(xiàn)場工藝技術(shù)人員工作強(qiáng)度的同時(shí)，提高硫化工藝過程監(jiān)管和追溯能力，增強(qiáng)生產(chǎn)綜合管控水平。

1 群控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組建

我公司硫化生產(chǎn)工序有340余臺（包括B型熱板機(jī)械式、液壓式及部分工程胎）硫化機(jī)，所用控制系統(tǒng)為三菱Q系列PLC，總線連接式三菱GT系列觸摸屏。在群控網(wǎng)絡(luò)中硫化機(jī)PLC作為下位機(jī)從站，每條硫化溝配置一個(gè)下位機(jī)主站，每個(gè)主站掛兩個(gè)CCLink網(wǎng)絡(luò)，單個(gè)CC-Link網(wǎng)絡(luò)接10～20個(gè)硫化機(jī)從站。下位機(jī)主站采用CC-Link IE雙環(huán)路組網(wǎng)通過電腦板卡（插于PCI插槽中）接入上位機(jī)，采用光纖進(jìn)行傳輸，數(shù)據(jù)處理上較快，能夠在幾個(gè)毫秒（光纖部分）里面處理完數(shù)據(jù)，且使用雙環(huán)路網(wǎng)絡(luò)保證了數(shù)據(jù)可靠傳輸（見圖1）。

上位機(jī)采用研華IPC工業(yè)控制計(jì)算機(jī)。使用Delphi程序編寫上位機(jī)程序，完成下位機(jī)數(shù)據(jù)采集及硫化參數(shù)下載等功能。采集的數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，以便客戶端程序訪問。

2 群控系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 工藝條件與模具匹配確認(rèn)

當(dāng)生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)整，硫化機(jī)更換模具后，工藝員需對模具規(guī)格字、層級、負(fù)荷指數(shù)/速度級別、最大負(fù)荷與氣壓等各字塊進(jìn)行檢查，避免換模時(shí)安裝錯(cuò)誤導(dǎo)致輪胎硫化報(bào)廢。

在群控系統(tǒng)中設(shè)定流程：機(jī)臺結(jié)束換模狀態(tài)，系統(tǒng)自動對硫化機(jī)進(jìn)行鎖定無法進(jìn)缸硫化。需要工藝員按照無線終端設(shè)備上的驗(yàn)?zāi)螌ΜF(xiàn)場模具進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)各項(xiàng)內(nèi)容拍模具花塊及字塊照片提交。提交驗(yàn)?zāi)魏?，群控系統(tǒng)才能允許試硫生產(chǎn)一缸。試硫結(jié)束后系統(tǒng)繼續(xù)自動鎖定機(jī)臺禁止硫化。工藝員需繼續(xù)使用無線終端設(shè)備對試硫的輪胎外觀進(jìn)行檢驗(yàn)，確認(rèn)外觀無錯(cuò)誤和缺陷后拍輪胎規(guī)定部位照片提交首缸檢驗(yàn)單。群控系統(tǒng)才能解鎖機(jī)臺，允許該機(jī)臺進(jìn)入連續(xù)生產(chǎn)狀態(tài)。

通過該流程的建立與實(shí)施，機(jī)臺在更換模具后的生產(chǎn)中出現(xiàn)批量錯(cuò)硫和輪胎外觀病疵概率大幅降低。

2.2 硫化工藝參數(shù)下傳與確認(rèn)

當(dāng)硫化機(jī)更換規(guī)格后工藝步序時(shí)間及板模溫設(shè)定值需根據(jù)規(guī)格進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在沒有群控系統(tǒng)時(shí)，需要工藝員在更換規(guī)格的機(jī)臺上進(jìn)行逐項(xiàng)修改，工作效率低且容易出錯(cuò)。

通過群控系統(tǒng)流程建立與功能拓展，在生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)模具更換指令，切換機(jī)臺狀態(tài)為換模時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)新規(guī)格的編碼從BOM中調(diào)取相應(yīng)的工藝步序時(shí)間參數(shù)及板模溫設(shè)定值，通過下位機(jī)主站送往更換規(guī)格的機(jī)臺。工藝員只需在機(jī)臺觸摸屏上確認(rèn)參數(shù)是否正確并下載完成參數(shù)設(shè)定。

2.3 生產(chǎn)計(jì)劃與物料信息匹配確認(rèn)

胎胚進(jìn)缸硫化前，操作人員需對胎胚成型條碼和機(jī)臺條碼進(jìn)行掃描，讓系統(tǒng)識別輪胎規(guī)格、層級以及機(jī)臺所綁定的模具規(guī)格層級等信息并進(jìn)行比對校驗(yàn)。

比對成功則證明該條胎胚可在此硫化機(jī)進(jìn)缸硫化，允許繼續(xù)生產(chǎn)。如果比對失敗，系統(tǒng)將鎖定機(jī)臺禁止進(jìn)缸硫化，直至掃描信息比對通過。

此功能有效杜絕生產(chǎn)人員因檢查疏漏導(dǎo)致錯(cuò)硫現(xiàn)象的發(fā)生。

2.4 硫化過程工藝監(jiān)控與記錄

下位機(jī)從站PLC實(shí)時(shí)采集硫化步序、硫化時(shí)間、熱板溫度、模套溫度、內(nèi)溫、內(nèi)壓數(shù)據(jù)，并在觸摸屏上進(jìn)行顯示，3天內(nèi)的數(shù)據(jù)可在觸摸屏上直接查詢（見圖2）。

在下位機(jī)從站PLC中設(shè)置報(bào)警參數(shù)。由下位機(jī)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(nèi)溫、內(nèi)壓的值是否超出工藝條件公差范圍。

當(dāng)PLC檢測到生產(chǎn)中的硫化工藝已超差時(shí)，現(xiàn)場機(jī)臺通過聲光報(bào)警燈進(jìn)行提示，并將報(bào)警及封存信息在觸摸屏上進(jìn)行顯示（見圖3）。下位機(jī)主站把相關(guān)數(shù)據(jù)送往上位機(jī)，存入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。群控系統(tǒng)掃描獲取報(bào)警數(shù)據(jù)字，自動翻譯為相應(yīng)的信息，通過釘釘系統(tǒng)提供的群機(jī)器人接口，將機(jī)臺報(bào)警信息定向推送到相應(yīng)的機(jī)臺責(zé)任人，提醒相關(guān)責(zé)任人進(jìn)行排查和修復(fù)處理。

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

2.5 三要素曲線及報(bào)警記錄追溯查詢

為了能更好地對輪胎品質(zhì)進(jìn)行管控追溯，內(nèi)部開發(fā)客戶端查詢軟件。

（1）可根據(jù)硫化機(jī)的機(jī)臺編號、時(shí)間區(qū)間、條碼信息對所有硫化曲線進(jìn)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(shí)間段的硫化步序、溫度和壓力等數(shù)據(jù)。同時(shí)還能對畫面曲線進(jìn)行打印及數(shù)據(jù)導(dǎo)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(jī)臺編號”、“時(shí)間區(qū)間”、“報(bào)警信息”等關(guān)鍵字對所有硫化機(jī)的報(bào)警記錄進(jìn)行查詢。查詢結(jié)果列出所選機(jī)臺及時(shí)間段內(nèi)出現(xiàn)某一種報(bào)警的所有記錄，如同時(shí)選擇硫化步序則會篩選出同一步序的所有報(bào)警記錄。由于某缸輪胎硫化中可能存在多個(gè)報(bào)警，可通過點(diǎn)擊復(fù)選框“按條碼分組”功能，只顯示每個(gè)條碼的一項(xiàng)報(bào)警記錄，得出所選時(shí)段對應(yīng)機(jī)臺生產(chǎn)不符工藝的輪胎數(shù)量。系統(tǒng)還能把記錄導(dǎo)出至Excel進(jìn)行后期處理，對各報(bào)警產(chǎn)生的頻次、機(jī)臺、硫化步序時(shí)間等分布情況的分析及各種報(bào)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(jī)在執(zhí)行工藝步序時(shí)間進(jìn)行查詢，方便工藝員對眾多機(jī)臺的在執(zhí)行工藝步序時(shí)間進(jìn)行檢查（見圖6），無需前往現(xiàn)場逐臺檢查，提高了工作的便捷性。

2.6 群控系統(tǒng)的其它功能

（1）輪胎病疵查詢功能?？蓪θ我鈺r(shí)間段內(nèi)生產(chǎn)的輪胎進(jìn)行病疵規(guī)格分類查詢，方便對生產(chǎn)出的輪胎病疵及時(shí)分析管控。

（2）產(chǎn)量信息統(tǒng)計(jì)功能?？蓪θ我鈺r(shí)間段內(nèi)生產(chǎn)的輪胎依據(jù)機(jī)臺、班組、員工等要素分類查詢，匯總該時(shí)段機(jī)臺員工所生產(chǎn)的各規(guī)格輪胎數(shù)量。

（3）機(jī)臺狀態(tài)查詢功能。顯示所有硫化機(jī)組當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)（如計(jì)劃檢修、更換模具、跟換膠囊、胎胚脫節(jié)等），每間隔半分鐘更新狀態(tài)信息?？稍谌我鈺r(shí)間段內(nèi)，通過選定機(jī)臺編號或某項(xiàng)設(shè)備狀態(tài)，查詢機(jī)臺過往狀態(tài)詳情及機(jī)臺處于各狀態(tài)的匯總時(shí)間。

（4）生產(chǎn)規(guī)格查詢功能?？芍苯语@示所有機(jī)臺當(dāng)前對應(yīng)的生產(chǎn)規(guī)格信息。也可按生產(chǎn)規(guī)格將對應(yīng)機(jī)臺編號分組顯示。

（5）膠囊使用次數(shù)查詢功能?？蓪λ袡C(jī)臺在使用的膠囊次數(shù)進(jìn)行查詢，方便工藝員對膠囊使用情況進(jìn)行監(jiān)控。

3 結(jié)束語

該群控系統(tǒng)在硬件選型上使用的都是工業(yè)級備件，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，在多年的使用中未出現(xiàn)異常死機(jī)和數(shù)據(jù)丟失現(xiàn)象。系統(tǒng)功能也在工藝、生產(chǎn)、設(shè)備各方面的管理需求下不斷完善和升級。應(yīng)用此系統(tǒng)后未再出現(xiàn)模具更換錯(cuò)誤、人為因素導(dǎo)致的錯(cuò)硫現(xiàn)象，解決了很多硫化工序工藝和生產(chǎn)上的管理難點(diǎn)，受到員工廣泛好評。