基于DeviceNet现场总线的轮胎胎面压出控制系统的改造

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【摘 要】本文简要介绍在我厂自己设计的基于devicenet现场总线轮胎胎面压出控制系统的改造，介绍了胎面压出线的生产工艺流程以及胎面压出线控制系统改造前的原理及存在弊端，详细介绍了改造原理及改造后的控制系统所能实现的功能。

【关键词】PLC 变频调速 DeviceNet网络 轮胎胎面压出控制系统

一、引言

胎面压出线主要用于生产轿车胎胎面的关键设备。其联动生产线需经牵引、收缩、预称重、打印、划线、冷却、裁断、干燥、称量和接取等过程。

二、生产工艺流程如下

接取辊道由两部分组成，前面为带有风缸的可摆动自由辊道，后面是交流变频电机的驱动辊道，采用链轮传动。收缩辊道分为四组，由4台变频调速电机驱动。在连续秤前的辊道上装有测宽装置，称量和测宽装置可与PLC进行数据交换。在连续秤后的辊道上装有气动控制的不合格品破坏装置，当检测到有不合格品时，将不合格的部位进行切割破坏，保证不合格品不能被流入下工序。辊道上装有一套胎面压跑气槽装置，由带齿形的承压辊和其上方的带气动控制的千层片辊组成。上坡输送带装置用于将胎面胎侧提升输送到冷却装置。传送带间装有浮动辊装置，调整控制传送带间速度相匹配，确保传送部件不拉伸。胎面下坡运输带将冷却后的挤出部件送入跟踪定长裁断装置。快速分离辊道的全部辊子为传动辊，由变频调速电机驱动，链条传动，每个传动辊均采用特殊阻尼结构，完成裁断部件的快速分离。

三、改造前

胎面压出线控制系统原采用的是传统的PLC集中控制，系统控制精度低，操作不便，所有的数字量与模拟量I/O点均从PLC柜内接线，导线用量大、布线复杂、故障率高，各段电机的驱动与控制均为单独的变频调速；变频的速度全部使用模拟量控制，变频电机反馈的信号仅进入变频器，无法采集到PLC，从而无法精准的控制电机的速度，现场操作按钮多且具有高度的分散性：I/O点约1000 个、长度达500m，全部采集到主控PLC的接线端子上，故障率极高，严重影响生产的正常运行，并且出现故障很难快速排除。

四、改造后

（一）为满足生产线设计要求并尽量节约成本，在充分利用原有设备及线路前提下，对原有的输送系统进行了更为合理的布置；使生产线的运行平稳、可靠；现场的所有信号通过DeviceNet网络实时传输到控制器，控制信号也是通过DeviceNet网络传输到现场设备中；DeviceNet网络上连接的输入设备有按钮、急停开关、接近开关、行程开关等，输出设备有指示灯、控制阀、变频器等。系统通过DeviceNet实现PLC与现场设备互相通信， 完成在中央控制室的监视、控制、故障报警、管理信息交换等功能。其中接取-收缩-测宽-连续称重-滚字划线-滚压-上坡-冷却-裁断-自动接取等部位使用27台变频调速电机进行控制，调速电机的编码器通过专用的DeviceNet总线反馈到PLC系统中进行调节速度；系统共有20多个节点。所有现场生产设备的工作状态、工作参数、故障信息等均通过DeviceNet网络传送至位于中控室的控制器。

（二）全线由PLC、人机界面组成控制系统，人机界面实现参数的设定、修改、存储、调用及故障诊断，PLC实现全线运行控制。为保证各运输带之间的速度匹配，在运输带的中间部位设有摆动辊，摆动辊上安装模拟量的位移传感器。传感器的信号送入PLC，经PLC进行PID运算，将运算后的速度送至变频器，保证全线的速度匹配运行平稳。保证生产线4-40米/分钟的速度状态下生产不出现拉伸和堆积的现象。

生产线设有DeviceNet网络交换数据的人机界面，所有的控制数据在人机界面上均可以显示并操作。

人机界面具有配方的设定功能，主要数据有生产线的速度、收缩比，生产规格的连续秤、测宽、单条秤标准值和公差、裁断长度等。生产线状态显示功能，显示PLC的I/O状态，生产线上主要功能运行状态和各摆动辊的状态。故障的自诊断功能，提醒操作人员进行处理。新控制系统可实现以下功能。

1.系统操作台设有参数输入、显示和修改，故障诊断及报警功能，提供速度显示设定值和实际值。2.系统人机界面上的模拟屏显示各单元电机工作及故障状态。3.系统通过操作台，操作箱实现自动，半自动，手动控制。4.全线各装置之间的速度匹配浮动辊调整，浮动辊上设有检测装置。

五、结论

基于DeviceNet现场总线的PLC控制系统用于轮胎胎面压出生产线控制系统，总线长度（200m）、节点数量 （20多个）系统总体技术达到了国际先进水平。三年来的系统运行实践表明，系统功能强大、安全可靠、操作灵活，为公司创造了明显的经济效益，并大大提高了生产效率、自动化生产水平和管理水平。