罗克韦尔系统在轮胎成型机的应用.doc

1、罗克韦尔系统在轮胎成型机的应用摘要：主要以 LCZ-3C 系列出口型一次法全钢载重子午胎两鼓成型机为例，给出整套控制系统的设计方案。设计完成的控制系统采用Rockwell Automation 公司的 1756 GuardLogix 可编程安全逻辑控制器及Kinetix 6000 伺服控制器和 PowerFlex 40P 变频器为主要控制核心，1791ES 以太网的安全模块作为安全控制核心，PanelView Plus 系列的人机界面作为上位监控及其人机界面，EtherNet/IP 作为通讯介质。运行结果表明，设计完成后的控制系统能够完全达到原有控制系统的性能，可靠性大大提高。 关键词：可编程

2、逻辑控制器；伺服控制器；安全模块；变频器；人机界面安全模块；远程输入输出；以太网 中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：1672-3198（2013）08-0193-02 1 引言 LCZ-3C 成型机严格按照 CE 欧洲安全机器指令标准去配置电控系统，在设备的技术条件标准上达到了客户的要求，其成型采用一次法成型工艺。可以根据用户配置要求配套，在提供合格半成品到工字轮、卷轴或百叶车后，通过三或四个操作者操作，半自动完成从半成品导开、贴合、定型、滚压、反包成型、卸胎全过程。2008 年 12 月投入运行以来，系统的可靠性强、故障少、易于维护、便于使用，充分满足倍耐力（Pirelli）厂家的

3、要求。到目前为止，已经给倍耐力（Pirelli）在兖州工厂提供了五套相应的设备，并且在 2011 年，倍耐力（Pirelli）在巴西的工厂也采购了此设备，得到了外商的肯定，为开拓国外市场，谋求长远发展，提供了很好的平台。 2 控制系统基本构成 为了提高整台设备的安全性、性能、可靠性以及易维护的特性。整台成型机的电气控制以 Rockwell 公司 GuardLogix 系列的 1756-L61S 安全控制器为控制器平台，采用了网络控制技术中的通用工业协议（CIP）中的以太网（EtherNet）进行通讯，通过 1756-EN2T 以太网通讯模块及西门子工业 SCALANCE X-124 交换机，把

4、外围的 1734 Point I/O、以太网灯标、1791 系列安全模块及 PowerFlex40P 变频器进行分布式控制和监控。在信息网络层采用以太网（EtherNet） ，同人机界面（HMI）PanelView Plus 之间进行通讯，对当前 LCZ-3C 成型机设备的生产进行监视，控制，故障诊断，报警信息及管理信息等的处理。运动控制采用（1756-M16SE）SERCOS 接口伺服模块同 Kinetix 6000 智能型伺服驱动器及1326AB 或 MPL 型伺服电机配合使用，完成精度很高的运动控制。 图 1 整台成型机的控制系统的配置 2.1 控制器的功能及使用 LCZ-3C（兖州）成

5、型机项目中的控制器（PLC）采用 Rockwell Automation 公司型号为 1756-L61S 的 GuardLogix 安全控制器。此控制器包含 1 兆安全内存及 2 兆的标准逻辑内存。GuardLogix 系列控制器不仅仅是一个安全控制器，它是一个加上了 SIL 3 安全控制特性的标准ControlLogix 处理器。通过双处理架构。它使用一个主安全处理器和一个配对安全处理器。这种系统类型的好处之一是它仍然是一个单一项目。配对安全处理器是系统的一部分。自动配置，不用设置。配置或者下载到需要的配对安全处理器。都在 RSLogix 5000 软件的编程环境下，进行编程，因此非常方便，

6、而且是同一个项目工程文件。特别是对于外围的安装，接线变得非常简单，方便。 对于外围的普通逻辑 I/O，采用 1756-EN2T 这个通信接口，把 1734-AENTR 适配器所采集的 I/O 信息，通过 EtherNet 网络同 GuardLogix 控制器标准逻辑部分相连。对于外围的安全逻辑 I/O，采用 1756-EN2T 这个通信接口，把 1791ES-IB8XOBV4/A 安全适配器所采集的安全 I/O 信息，通过 EtherNet 网络同 GuardLogix 控制器安全部分相连。 在此项目中采用的是梯形图和顺序功能流程图来编写程序的。关于逻辑判断部分的程序主要采用了梯形图进行编写。

7、这是因为梯形图程序由指令构成的逻辑梯级集合而成，逻辑梯级的结构则由输入指令和输出指令两部分组成。这样在编写和后期的修改及用户的维护就会非常方便。自动程序的编写采用顺序功能流程图（简称 SFC）是一种结构化例程。它能按照指定的方式执行。顺序功能流程图能够将工艺过程清晰地分为步骤来进行，并有效地减少了程序扫描的时间。 2.2 运动控制方案 运动控制采用的是 Rockwell Automation 公司的 Kinetix 6000 系列伺服驱动器，Kinetix 集成运动控制解决方案是罗克韦尔自动化集成架构系统的一部分。集成架构系统将各种集成到 RSLogix 5000 软件中的高性能产品组合在一起

8、，从而简化并增强了机器设计、操作和维护。只需使用一个软件包 RSLogix 5000 即可对驱动器的组态、编程、调试、诊断和维护提供全面支持。SERCOS 接口模块在 Logix 平台和伺服驱动器间提供光纤连接。模块与驱动器间的通信连接通过 IEC/EN-61491 串行实时通信系统（SERCOS）使用光纤介质实现。光纤介质能确保可靠且具有良好抗扰性的高速数据传输，提高通信速度，并简化驱动器和运动控制模块之间的互连接线。 运动控制在程序中采用 MAJ、MAM、MAH 等运动控制指令，执行部件的回零，点动，定位等运动控制，配合 GuardLogix 控制器同 Kinetix 6000 智能型伺服

9、驱动器及 1326AB 或 MPL 型伺服电机配合使用，完成精度很高的运动控制。 2.3 安全控制方案 LCZ-3C（兖州）成型机在不影响设备的效率上，在设计控制系统的安全方面，将可能出现的危险降低到最少。为了采取合理有效的安全保护措施，以达到 CE 认证的标准，首先对机器设备的危险性进行分析和评估。按照欧洲机器安全标准 EN954-1 标准，对机器设备进行“危险性评估”后可以得出其的危险等级，采用了急停、安全光幕、安全扫描器、边缘开关等安全保护装置。在人机界面处，根据安全装置的机械安装的分布，给出了相应的安全提示信息。当有急停被按下后，相应的急停信息变自动的显示到人机界面上，方便用户查找和维

10、护。 2.4 工业以太网网络 EtherNet 是一种基于工业以太网的跨供应商开放性标准，可以实现上至公司管理级，下至现场级的直接、透明访问。EtherNet 基于现行 IT标准，并支持 TCP/IP 协议，不受任何限制。 采用分布式现场设备：分布式现场设备可通过工业以太网（EtherNet）直接连接到工业以太网中，从而可实现 I/O 和控制器之间的高速数据交换，显著提高诊断能力。 2.5HMI 人机界面上位系统 人机界面（HMI）PanelView Plus 对当前成型机设备的生产进行监视，控制，故障诊断，报警信息及管理信息等信息的处理。 通过它可以实现轮胎配方参数及设备参数进行修改，对于参

11、数部分，我们设计时，特别将设备参数以及涉及到轮胎工艺参数有效分离，而且各自拥有各自更改的权限，方便厂家的维护人员和工艺人员各行其责，使得管理更规范化，人性化。同时还可以通过外部存储 CF 卡，存储上百个轮胎工艺配方，方便用户维护和修改。 3 结束语 LCZ-3C 轮胎成型机，在倍耐力（Pirelli）兖州工厂投产使用至今，用户评价良好，系统一直正常稳定运行，各项性能指标均达到设计要求，创造了良好的经济效益。 参考文献 1Rockwell-Kinetix 6000 Multi-axis Servo DrivesZ. 2Rockwell - EtherNet/IP Modules in Logix5000 Control Systems user manualZ. 3Rockwell - PanelView Plus Terminals user manualZ.