橡胶平板硫化群控系统方案.doc

1、橡胶平板硫化群控系统方案一. 使用专用单片机系统方案每一台平板硫化机安装一台专用单片机，通过 CAN 总线组成的网络与工控计算机通信，实现数据采集与控制。工控计算机与工控网交换机连接，再连接原公司内部网交换机。从而实现管理网与工控网相通。该系统硬件应由两部分组成：单片机控制器；工控计算机。系统软件应由两部分组成：单片机软件；数据接口软件。系统组成见图示。单片机控制器：完成橡胶平板硫化工艺过程控制；实现工作状态显示（温度、时间、压力等） ；自动保压功能；提供各种报警功能；现场人工操作功能；实现某些功能智能操作；通过 CAN 总线实现数据通讯，完成工艺参数的控制。硬件的核心部分采用先进的工业级 C

2、PU，内部含大容量电擦写存储器及内部看们狗电路，使系统具有很强大的可扩容性和高可靠的工作稳定性。CAN 总线采用 非律蒲公司的产品，接口兼容性好、特性稳定，方便与其它设备对接。软件通信采用标准 CAN 总线协议，随时可以挂接设备进行通信。温度采集使用数字滤波技术提高抗干扰性能，控温过程采用 PID 自动运算控制方法。工控计算机：通过 CAN 总线完成与单片机控制器的数据通讯（如下传工艺参数等） ；实现数据接口功能；实时监测硫化机的工作状态；保存控制过程数据（历史数据） ；实现与公司内部网的连接。接口软件用 VB 或 VC 实现，数据保存在 Microsoft SQL Server 2000 数

3、据库中，从而实现与管理软件接口功能（数据传送与控制需双方协商解决） 。所有硫化机的工作状态可以在工控计算机上实时显示，也可以在网络中的管理计算机上实时显示。工艺参数可以由工控计算机下传至硫化机，也可以由网络中的管理计算机下传至硫化机。二. 使用 PLC 可编程控制器方案系统物理连接与单片机系统相同。所有功能由 PCL 模块组成的系统完成。由于 S7-200 系列没有 CAN 总线模块，需将CAN 总线换成 RS485 总线。如果使用 S7-300 系列带 CAN总线模块的系统，硬件费用将增加 3 倍左右。PLC 完成的功能与单片机相同。2 个系统的费用预算见附表。三CAN 总线简介CAN 总线

4、是为解决现代众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信协议。它是目前最先进的现场总线。它是一种多主总线，通信介质可以是双绞线、同轴电缆或光导纤维，通信速率可达 1Mbps，距离可达10km。CAN 协议的一个最大特点是废除了传统的站地址编码，而代之以对通信数据块进行编码，使网络内的节点个数在理论上不受限制。由于 CAN 总线具有较强的纠错能力，支持差分收发，因而适合高干扰环境。随着集成电路和单片机的广泛应用，电子控制单元越来越多，CAN 总线已经成为工控领域发展的一个必然的趋势。使用 CAN 总线不但可以简化线束，更主要的是可以增加各种智能化的功能。如故障检测和语音报警等。四系

5、统框架硫化机系统 通信接口 工控计算机系统硬件和软件都分为三部分。五单台硫化机控制原理及实现方案1液压调节部分机器在工作时，通过系统压力阀来调节压力，工作压力范围可调（025MPa） ，这部分也可称为蓄能压力，不用单片机控制。当开始硫化作业时，由单片机发出控制指令，通过电磁阀的打开与关闭，控制下板的上升与下降，完成、排气、静止保压、开模等功能。2控温、控压部分硫化机进入正常工作状态后，控温过程由单片机按照一定的运算方法，进行控制从而保证控温精度。压力控制通过电磁阀和益流阀来保证。超压时益流阀自动打开，欠压时单片机控制电磁阀打开加压，达到额定压力值时关闭电磁阀停止加压。3数据采集部分上、中、下板

6、的温度值由 PT100 热电阻检测，工作压力由压力变送器检测，两个物理量送入单片机进行运算和控制并将实际值和送入显示屏，供操作人员观察机器工作状态。下板在移动过程中的位置通过上限位传感器、下限位传感器、门限位传感器信号送入单片机。完成下板的快速上升、缓升、排气操作。4显示屏和操作面板实时显示硫化温度，时间、压力、排气次数。完成硫化工艺参数的设定，操纵机器的工作状态。在维修时实现人工控制。5通讯功能完成硫化工艺参数的设定。传送实时硫化参数。实时监测硫化机的工作状态。6报警功能温度传感器、压力变送器故障报警。硫化完成报警。电磁加热部件故障。7硫化工艺的实现通过操作面板实现手动和自动操作功能。改造后

7、硫化工艺参数由上微机输入，通过网络传入单台硫化机，操作员无权修改。原设备的功能全部保留。手动/自动硫化过程的实现：完成新系统的硬件接口，三路温度输入，一路压力输入，16 路开关量输入，19 路开关量输出。操作面板保证能实现原有和新增的功能。橡胶产品装入模具后，启动硫化工作过程，单片机控制系统，按照工艺员输入的参数开始硫化。下板快速上升，到达一定位置时，位置传感器发出信号，单片机采集到信号后，控制电磁阀动作，下板缓速上升，压力开始上升，压力值通过变送器输入单片机，到达指定值时，单片机控制电磁阀动作，下板停止上升。下板再进行缓升、停止；下降，再缓升的过程（放气）达到硫化压力值（保压过程） ，硫化计

8、时开始。控温过程由单片机系统的控温子程序实现，硫化机开机后，控温过程一直在进行中，直至硫化机关机停止工作。硫化时间到，单片机发出报警信号，控制下板下降，再完成开模工序，硫化过程完毕。手动/自动可以通过操作面板选择。硫化工艺参数的设定范围见原设备使用说明书。六电磁平板硫化机控制系统改进后的工作原理一电源开启首先关闭硫化机平板仓门（硫化机平板仓门带有防护门开关） ，总电源分控制电源及动力电源，分别开启控制电源及动力电源，开启电源后液压泵自动开始工作使主油缸达到工作压力，同时微处理器开始采集温度传感器、压力传感器信号，并发出控制指令，控制电磁加热系统工作使温度达到工艺参数值。然后硫化机进入稳定的待工

9、作状态，此时由设置人员根据零件的硫化工艺用面板的相应的设置按键进行工艺数据输入（包括：温度、压力、时间、缓压次数、放气次数等） ，设置功能带有钥匙锁须有权限者才能进行输入及修改。硫化平板自动打开，至此，硫化机进入正常工作状态。二硫化工作操作者将装有生橡胶的模具放入以打开的平板中然后按控制面板的自动/手动按钮开始硫化工作。在硫化工作中，设备将进行以下过程：平板急升平板缓升平板缓压平板缓压平板缓压正常硫化开始 放气 放气 放气三硫化过程控制硫化过程中微处理器时刻在对温度、压力进行精确控制，同时根据数学模型进行实时运算决定控制方式。温度传感器时间压力传感器微处理零件硫化结束时，峰鸣器发出峰鸣声提醒硫

10、化完毕，同时硫化平板自动下降以便操作者取出模具并且开模准备下一次操作。四温度控制原理：设备开启后，微处理即对硫化机的上、中、下板进行控温加热并且在更换工件时控温依然进行，以确保每下件工件快速进入硫化状态，具有全段温度可调及上、中、下板各取采样点平均值进行平均温度控制及计算，各板均为独立温控即为独立加热装置，均采用多个加热线圈及多个温度传感器进行加热及控温，设备面板分别显示上、中、下板的实时平实际温度曲线实际压力曲线理想温度曲线理想压力曲线硫化时间均温度同时还显示实时压力及硫化时间（可选择正计时或倒计时） ，控温精度为1，另外控温过程还加入温度补偿调整以避免因加热惯性造成温度超差。还具有完善的保

11、护功能：各板电磁加热器及加热线圈出现故障使加热温度不均匀或升温失败即停止加热及恒温工作，同时与压力联动即停止保压及供压工作，等待维修，同时故障点（上、中、下板）应相显示在显示面板上。五压力工作原理：压力由液压系统提供压力（注：液压系统略。 ）机器开启后，下板自动下降到位，操作者装入工件然后按开始（手动/ 自动）钮后，机器下板快速上升到位然后进行缓升当接触到工件时即进行缓压持续一段时间后即松开工件进行放汽再进行缓压，缓压、放汽次数、工作压力由工艺决定。缓压是为了让液化了的生橡胶在适当的压力下有方向、有足够的时间充满模具并且防止由急压造成生橡胶大量外溢以确保工件不缺胶达到应有的密度。放汽是为了使模

12、具内部挤压住的气体排出，保证零件无气泡。快升、缓升、快降、缓降是由微处理或手动按扭发出控制信号控制相应的电磁阀来完成动作，其行程由设备的上升、下降调整模板进行调整由限位霍尔传感器决定。压力控制同样具有补偿和保护功能，整个工作过程中微处理都在精确控制压力并且为了防止加压惯性对其进行必要的补偿调整以使压力在工艺要求的范围内。工作中如果发生液压系统及供压系统故障时（如：超压、欠压及保压失败）即终止保压及供压工作并且与温控联动即同时终止控温加热工作，等待维修，并将故障代号显示在压力显示板上。六设备功能介绍1 所有功能操作均具有手动/自动功能，部分功能带锁须有权限者方能使用。如：工艺参数的录入及修改等。

13、 ）2 温度、压力、时间根据工艺输入的理想参数通过程序特定的数学模型经过准确的计算后进行全段精确自动控制并具有补偿及完善的保护功能。3 平板升降行程自动控制。 （经调试限位模板后）4 时间显示具有正倒计时选择功能。5 控制系统具有故障联锁和联动功能。6 显示功能除具有正常状态显示外还具有各种功能相应的故障代号显示功能。7 具有开机延时功能。 （即开机延时一段时间使大功率系统工作稳定后再启动控制系统工作，提高系统的稳定性。8 具有试探性工作功能。 （即每班首次开机时先进行试探性加温控温、试探性加压控压、试探性的测试平板的上升和下降以确定设备工作正常。 ）9 自动工作时工件自动装入功能具有蜂鸣音由慢至快提示及倒计时显示，并有暂停功能及取消工件自动装入功能以确保工作安全可靠。10根据管理控制一体化需要带有联网的总线功能。11微处理器所有控制接口（输入、输出）均留有备用接口以便于维修及功能扩展。12有与硫化设备及硫化工艺有关的技术参数及精度参见电磁平板硫化机设备使用说明书及相应硫化工艺技术要求。