隨著(zhù)我國汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展, 汽車(chē)已經(jīng)作為新興代步工具走入千家萬(wàn)戶(hù)。而作為汽車(chē)必不可少的輪胎也必然成為了有車(chē)一族的消費品。這種需求拉動(dòng)了我國輪胎，橡膠工業(yè)。致使國際，國內的輪胎制造商紛紛登陸中國，投資建廠(chǎng)，擴大生產(chǎn)規模，滿(mǎn)足不斷增長(cháng)的輪胎需求。在輪胎生產(chǎn)中，最重要的一個(gè)環(huán)節是輪胎的成型，各國的輪胎成型機制造商無(wú)不絞盡腦汁地研究，開(kāi)發(fā)高效，精確，簡(jiǎn)捷的輪胎成型設備。我國的輪胎設備制造企業(yè)也在工藝，技術(shù)，高效率上不斷研發(fā)符合生產(chǎn)要求的機器。 施耐德電氣作為電氣自動(dòng)化在全球的領(lǐng)先者在過(guò)去就有著(zhù)豐富的輪胎成型控制經(jīng)驗，目前更有不斷翻新的高技術(shù)解決方案來(lái)支持設備制造企業(yè)不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，優(yōu)化結構，提高生產(chǎn)效率。目前，我們推出的成型機整套控制解決方案就代表了當今最新技術(shù)。它帶給用戶(hù)的是高效，簡(jiǎn)捷，易于調試，安裝，高性?xún)r(jià)比。

    制造工藝要求

    輪胎的成型就是根據輪胎尺寸要求，把掛膠的簾布和帶子裁斷成一定長(cháng)尺寸，經(jīng)過(guò)貼合，擠壓形成胎坯。因此，根據成型工藝的要求，設備一般包含胎體貼合鼓，帶束層鼓，成型鼓，內圈傳遞環(huán)，外圈傳遞環(huán)，帶束層供料架，簾布供料架，冠帶層供料架，復合膠。這些設備的傳動(dòng)要求速度快，位置的定位準確，同時(shí)，主鼓在轉動(dòng)時(shí)，要求其輔助設備能夠同步供料。因此，這些設備的傳動(dòng)采用伺服電機。在供料架的輔助傳動(dòng)，裁斷等傳動(dòng)上有相關(guān)普通電機需要控制。各個(gè)機架還有很多開(kāi)關(guān)點(diǎn)，傳感器點(diǎn)。還有一些氣動(dòng)單元需要控制。另外，一臺高效的成型機要能夠制造不同尺寸，不同規格的胎，即在人機界面上，可以調用各種生產(chǎn)工藝，執行各種生產(chǎn)工藝，顯示，記錄生產(chǎn)狀況。有的廠(chǎng)家還要求能夠遠程調試，監控等。因此，設計一臺高效，結構簡(jiǎn)捷，安裝調試簡(jiǎn)單，控制既集中又分散的控制系統是自動(dòng)控制廠(chǎng)商不斷追求的目標。

    施耐德電氣憑借其出色的網(wǎng)絡(luò )控制技術(shù)，完整的產(chǎn)品線(xiàn)，勾勒出了一幅這樣的畫(huà)面。它以3個(gè)網(wǎng)絡(luò )貫穿了設備的3大部分。一個(gè)是以太網(wǎng)，一個(gè)是通用CAN-OPEN總線(xiàn)，一個(gè)是面向運動(dòng)控制的SERCOS通訊控制。

    以太網(wǎng)是施耐德電氣基于MODBUS TCP/IP的網(wǎng)絡(luò )通訊技術(shù)，它的通訊速度可達10M, 速度快，可傳輸大量數據。在這里它用于與基層PLC的數據交換以及上位PC和人機界面等的數據交換。

    CAN-OPEN總線(xiàn)是目前通用，開(kāi)放的總線(xiàn)技術(shù)，很多設備供應商都把自己的產(chǎn)品賦予CAN總線(xiàn)通訊功能，如變頻器，傳感器，氣動(dòng)單元。因此，我們把變頻器，傳感器，編碼器都接在CAN總線(xiàn)上，CAN總線(xiàn)的通訊速度可達1M, 方便了我們對數據快速響應的要求。

    SERCOS是Serial Real Time Communication System 的縮寫(xiě), 它如指揮管弦樂(lè )隊演奏出強有力的, 令人難忘的, 協(xié)調的樂(lè )曲一樣, 當前的運動(dòng)控制產(chǎn)品制造商已經(jīng)開(kāi)發(fā)出范圍廣泛的運動(dòng)控制整體解決方案, 令運動(dòng)控制更加隨心所欲。

    就以施耐德電氣的基于PLC的SERCOS總線(xiàn)控制技術(shù)來(lái)說(shuō)，一旦把硬件結構搭建完畢，實(shí)現的運動(dòng)控制功能是可以隨意由軟件編程來(lái)完成的，這里既不用考慮變更硬件，也不用考慮干擾問(wèn)題，因為SERCOS總線(xiàn)數據的傳輸是由光纜完成的。這種業(yè)界公認的SERCOS通訊結構，為多軸應用提供了開(kāi)放的光纖標準網(wǎng)絡(luò )?？梢苑浅７奖愕膶?shí)現多軸的電子齒輪功能，電子凸輪功能，多軸的運動(dòng)插補功能, 電子虛軸等功能。

    控制結構如圖所示

    橡膠輪胎成型機-Premium PLC方案

    方案的設計特點(diǎn)

    這次我們提供的整體解決方案有以下幾個(gè)亮點(diǎn)：

    1． 用PREMIUM PLC帶以太網(wǎng)的CPU，通過(guò)以太網(wǎng)控制13個(gè)站的TWIDO  PLC，TWIDO PLC安裝在基層現場(chǎng)。

    這樣，由于不采用PREMIUM的I/O模板和BUS總線(xiàn)，使得總體PLC成本大大降低。又由于TWIDO PLC放置在基層，使主控柜節省了大量空間，節省了向基層鋪設的電纜。用戶(hù)的安裝很簡(jiǎn)捷，大大節省了安裝和調試時(shí)間?；鶎拥腡WIDO PLC是帶CPU的，可以獨立編程，操作。實(shí)現了分散控制概念。同時(shí)，通過(guò)以太網(wǎng)把數據送到主站PREMIUM PLC中。人機界面HMI可以?huà)煸谝蕴W(wǎng)上，向PLC發(fā)出任務(wù)請求，顯示執行狀態(tài)等。如果需要工控機也可以?huà)煸谝蕴W(wǎng)上，通過(guò)PLC IP地址訪(fǎng)問(wèn)PLC實(shí)現遠程監控，調試。

    2． 采用CAN總線(xiàn)對變頻器，自動(dòng)化閥島，編碼器進(jìn)行控制和數據采集

    在輪胎成型機中有眾多的氣動(dòng)元件，變頻器需要控制，為了減少復雜的安裝，我們采用了CAN總線(xiàn)通訊技術(shù)，即一條電纜控制多臺變頻器，自動(dòng)化閥島，多點(diǎn)傳感器單元，采集多個(gè)編碼器數據。這種設計由于省掉了大量的模擬量，高速計數模板，而使價(jià)格有了相當的競爭力，也使安裝節省了大量的電纜鋪設?？煽啃源蟠筇岣?。施耐德的變頻器內置了CAN_OPEN通訊卡，也使用戶(hù)使用起來(lái)很方便。目前，帶CAN總線(xiàn)的編碼器使數據的傳輸再也不用擔心干擾對其的影響。

    3． 運動(dòng)控制系統采用SERCOS通訊控制技術(shù)

    因為在輪胎成型中，運動(dòng)控制有以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)需要實(shí)現：

    多段定長(cháng)控制，即根據不同規格需要輸送定長(cháng)的材料帶。

    同步跟蹤控制，即一個(gè)帶層的運動(dòng)要求其它帶層同步運動(dòng)。

    插補控制，即成型鼓轉動(dòng)的周長(cháng)，需要若干個(gè)供料架在同一時(shí)間提供同樣周長(cháng)的帶子。

    在線(xiàn)測量，即在帶子高速運動(dòng)過(guò)程中，通過(guò)光電傳感器的上升沿和下降沿 測量出帶子的長(cháng)度。

    對力矩的控制，在此模式下，伺服電機可以工作在設定力矩。

    施耐德電氣基于PLC的SERCOS運動(dòng)控制模板對以上伺服電機的控制易如反掌，而且采用光纜通訊，速度更快，沒(méi)有干擾，方便調試。

    施耐德電氣的伺服驅動(dòng)器LEXIUM15和BSH電機滿(mǎn)足了對帶束層鼓，胎體貼合鼓，成型鼓，及帶束層供料架，簾布層供料架，傳遞環(huán)的傳動(dòng)要求。另外，電機的急停和安全保護信號是直接接到驅動(dòng)器上的，由驅動(dòng)器直接處理，速度和可高性更高。