項(xiàng)目背景

近年來，我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)和汽車工業(yè)發(fā)展迅猛，已成為汽車第一產(chǎn)銷大國(guó)，其中轎車增速尤為明顯，未來子午線輪胎市場(chǎng)前景十分廣闊。但目前外資企業(yè)幾乎壟斷了我國(guó)高性能子午線輪胎近80%的市場(chǎng)，并且不斷公布加大在中國(guó)的投資計(jì)劃。為抵擋國(guó)外競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的沖擊，國(guó)內(nèi)輪胎企業(yè)紛紛投巨資新建高性能半鋼輪胎生產(chǎn)線，并對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行升級(jí)和改造，以求盡快提高產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。

據(jù)了解，國(guó)內(nèi)轎車子午胎成型設(shè)備多采用二次法成型機(jī)，其胎胚存放、運(yùn)輸、多次定位等各種因素對(duì)輪胎的均勻性、動(dòng)平衡等性能有較大的影響，達(dá)不到成型高性能輪胎的要求，而性能較高的半鋼子午胎一次法成型系統(tǒng)主要依賴進(jìn)口。由于一次法輪胎成型機(jī)比兩次法成型機(jī)能提高效率30%以上，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此國(guó)內(nèi)多家成型機(jī)供應(yīng)商開始研發(fā)一次法成型機(jī)。

項(xiàng)目合作方是一家成立于2002年的專業(yè)研制子午線輪胎成型機(jī)的高新技術(shù)企業(yè)，是國(guó)內(nèi)生產(chǎn)子午胎成型機(jī)最全面、最專業(yè)的企業(yè)之一，公司已成功開發(fā)出多種具有國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平的子午胎成型機(jī)。該公司研發(fā)的PCR2-1半鋼乘用/轎車子午胎一次法輪胎成型機(jī)采用全套西門子電控系統(tǒng)，降低了集成難度，節(jié)省了調(diào)試時(shí)間，且整個(gè)系統(tǒng)更加節(jié)能高效。

項(xiàng)目方子午胎成型機(jī)自動(dòng)控制設(shè)計(jì)原理

輪胎成型機(jī)（簡(jiǎn)稱TBM）是輪胎制造生產(chǎn)過程中，將半成品部件（如胎面、胎側(cè)、胎冠、型膠、胎體等），按工藝要求組合成型輪胎胎胚的一種輪胎生產(chǎn)專用設(shè)備，按用途不同可分為普通輪胎成型機(jī)和子午線輪胎成型機(jī)兩大類。輪胎成型機(jī)是輪胎制造的裝配工段，也是關(guān)系到輪胎產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工藝裝備，因此對(duì)輪胎成型機(jī)進(jìn)行有效的自動(dòng)控制具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

 項(xiàng)目方研發(fā)的PCR2-1半鋼乘用/轎車子午胎一次法輪胎成型機(jī)提供的，主要是通過輪胎制造工控主機(jī)，在接收到工藝參數(shù)后，將信號(hào)傳給密煉機(jī)、擠出機(jī)、壓延機(jī)、胎圈成型機(jī)、簾布裁斷機(jī)、硫化機(jī)等機(jī)器的PLC（可編程控制器），各PLC再將信號(hào)通過其輸出口傳出，使機(jī)器在系統(tǒng)控制下執(zhí)行整個(gè)密煉、擠出、壓延、胎圈成型、簾布裁斷、硫化等過程。

在密煉過程中，可編程控制器記錄一些工藝數(shù)據(jù)及設(shè)備是否完好的情況，并將密煉數(shù)據(jù)傳給PLC作為PLC控制密煉動(dòng)作及密煉周期結(jié)束的依據(jù)。同時(shí)，系統(tǒng)根據(jù)密煉情況自動(dòng)調(diào)整擠出機(jī)的速度并自動(dòng)將壓輥和擠出機(jī)頭間的壓力調(diào)整到設(shè)定值，隨著料斗中膠料的增加，擠出機(jī)的速度也加快，機(jī)頭壓力增加，壓延機(jī)也會(huì)自動(dòng)增加速度，使壓力保持在設(shè)定值，直到擠出機(jī)的速度增加到最大，壓延機(jī)速度最大。

在膠部件準(zhǔn)備工序中，壓延機(jī)將輪胎所需骨架材料壓入橡膠中，并根據(jù)PLC主機(jī)預(yù)設(shè)定參數(shù)將橡膠壓制成一定形狀。

在輪胎成型過程中，機(jī)器根據(jù)設(shè)定參數(shù)自動(dòng)完成定長(zhǎng)、裁斷、同步貼合、整形等工序，這樣輪胎就基本成型了。

為了加強(qiáng)輪胎的耐磨、抗軋能力，需要進(jìn)行硫化以增強(qiáng)輪胎的強(qiáng)度。輪胎在進(jìn)行硫化時(shí)的壓強(qiáng)和溫度的變化直接影響輪胎硫化的質(zhì)量，這就要求在輪胎進(jìn)行硫化時(shí)，控制系統(tǒng)嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和控制硫化的溫度和壓強(qiáng)使之按照預(yù)設(shè)值進(jìn)行，并在溫度和壓強(qiáng)不足時(shí)，采取自動(dòng)延時(shí)硫化的方法進(jìn)行溫度和壓強(qiáng)的補(bǔ)償。

西門子全套電控系統(tǒng)解決方案

根據(jù)項(xiàng)目方的PCR2-1半鋼乘用/轎車子午胎一次法成型機(jī)的需求，西門子為其配備了1FK7伺服電機(jī)和S120伺服驅(qū)動(dòng)器，控制器采用S7-300系列中的工藝CPU（317T），并有兩個(gè)操作屏MP277及若干ET200M站，其系統(tǒng)配置如下圖。

特別值得一提的是，S120作為一款全新的高性能驅(qū)動(dòng)器，它基于最新的傳動(dòng)理念，采用眾多革新技術(shù)，令新一代傳動(dòng)由內(nèi)到外發(fā)生了巨大的飛躍：體積大為縮小、運(yùn)行極為安靜、理念更為環(huán)保、性能更為優(yōu)異。它不僅適用于兩鼓、三鼓、四鼓成型機(jī)，也適用于裁斷線、胎面線、檢測(cè)線，以及擠出壓延生產(chǎn)線等輪胎機(jī)械行業(yè)其他設(shè)備。此次在項(xiàng)目方的PCR2-1半鋼乘用/轎車子午胎一次法成型機(jī)上使用S120解決方案，不僅升級(jí)和優(yōu)化了成型機(jī)電氣系統(tǒng)，提高其抗干擾能力，減小電柜尺寸，而且控制精度高，調(diào)試和維護(hù)更加方便。

上圖為半鋼一次法成型機(jī)

提升國(guó)產(chǎn)輪胎成型機(jī)競(jìng)爭(zhēng)力

目前，西門子為項(xiàng)目方的PCR2-1半鋼乘用/轎車子午胎一次法成型機(jī)提供的全套電控系統(tǒng)已交付使用，項(xiàng)目方也已在此基礎(chǔ)上成功開發(fā)了第一套子午胎一次法成型機(jī)樣機(jī)，通過使用測(cè)試，項(xiàng)目方給予了西門子的全套電控系統(tǒng)極高的好評(píng)，決定與西門子開展全面合作，并在其它機(jī)型上也開始使用西門子產(chǎn)品，整套控制系統(tǒng)的具體優(yōu)點(diǎn)如下：

            l  自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)配方倒入方便；

l  更換規(guī)格方便迅速；

l  設(shè)備運(yùn)行可靠，可進(jìn)行及時(shí)故障報(bào)警，并能輸出實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

同時(shí)，在西門子的協(xié)助下，項(xiàng)目方一次法成型機(jī)生產(chǎn)的子午輪胎在動(dòng)平衡性、均勻性、大規(guī)格輪胎成型、三維動(dòng)態(tài)模擬實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面達(dá)到并超過國(guó)外同類產(chǎn)品，且價(jià)格便宜，性價(jià)比高，有望未來幾年大幅提高市場(chǎng)占有率，市場(chǎng)前景十分看好，提升了國(guó)產(chǎn)輪胎成型機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。