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1、高等教育自学考试本科毕业论文基于PLC的轮胎内硫化机的电控系统设计考生姓名： 准考证号： 专业层次： 本科 院 （系）： 机械与动力工程学院 指导教师： 职 称： 讲师 重庆科技学院二O一O年 月 日高等教育自学考试毕业设计（论文）成绩评定书题目 基于PLC的轮胎内硫化机的电控系统设计考生姓名： 准考证号： 院 （系）： 机械与动力工程学院 专业层次： 本科 毕业设计（论文）总成绩： 重庆科技学院二O一O年 月 日一、指导教师评阅记录论文题目基于PLC的轮胎内硫化机的电控系统设计考生姓名准考证号专业层次本科院（系）机械与动力工程学院论文起止时间论文字数论文主题词指导教师评语： 论文成绩（百分制
2、）： 指导教师（签字）： 年 月 日二、 论文答辩评阅记录论文题目基于PLC的轮胎内硫化机的电控系统设计考生姓名杨再骏准考证号011808103096专业层次本科院（系）机械与动力工程学院答辩小组负责人职称秘 书成 员答辩记录：（由答辩委员会秘书整理后填写，包括设计论文内容表述、评委所提问题及学生对问题的回答） 答辩小组秘书_ 年 月 日答辩小组评语：（应充分指出设计（论文）的优缺点和是否通过论文答辩）答辩成绩（百分制）：_ _ 答辩小组负责人（签字）：_ _ 年 月 日院（系）答辩委员会审定意见： 答辩委员会主任（签字）_ 年 月 日目录摘要IABSTRACTII1 绪论11.1 本文研究的
3、目的和内容11.1.1 本文研究的目11.1.2 本文研究内容11.2 国内外研究现状分析12 S7200PLC的简介22.1 PLC的基本概念与分类22.1.1 PLC的基本概念22.1.2 PLC的分类22.2 PLC的组成结构与特点22.2.1 PLC的组成结构22.2.2 PLC的特点32.3 PLC优劣势分析32.3.1 PLC优势分析32.3.2 PLC劣势分析42.4 PLC的应用领域43 S7200PLC基本指令介绍63.1 PLC触点指令63.2 PLC线圈指令63.3 软元件介绍63.3.1 软元件的特点63.3.2 软元件的类型64 轮胎内硫化机的简介94.1 轮胎内硫化
4、机的概念和面临的问题94.1.1 轮胎内硫化机的概念94.1.2 轮胎内硫化机面临的问题94.2 轮胎内硫化机的主要特点与发展94.2.1 轮胎内硫化机的主要特点94.2.2 轮胎内硫化机的发展94.3 轮胎内硫化机的工作原理与作用104.3.1 轮胎内硫化机的工作原理104.3.2 轮胎内硫化机的作用104.4 轮胎内硫化机的保压和泄压114.4.1 轮胎内硫化机的保压114.4.2 轮胎内硫化机的泄压114.5 轮胎内硫化机的维护与日常保养115 轮胎内硫化机与PLC的结合135.1 轮胎内硫化机的工艺过程与控制要求135.2 轮胎内硫化机电控系统的I/O点及地址分配135.3 轮胎内硫化
5、机上使用PLC的优点与PLC系统选型145.3.1 在硫化机上使用PLC控制的优点145.3.2 PLC系统选型145.4 轮胎内硫化机的PLC顺序功能图实现145.5 轮胎内硫化机的PLC梯形图实现155.6 轮胎内硫化机的电路工作过程分析195.7 PLC的安装与程序的调试205.7.1 S7200 PLC安装205.7.2 PLC的程序调试21结论22参考文献23致谢24论文原创性声明25摘要随着汽车工业和轮胎工业的不断发展，轮胎生产企业的不断增加，新建设的高速公路不断地投入使用，现实需要我们不断提高轮胎的质量，对轮胎的均匀性提出了越来越高的要求，也对硫化机的工作精度提出了越来越高的要求
6、。现代硫化机的基本要求是高质，高产，可靠长寿。高质是保证硫化质量，降低次品率；高产是在尽可能短的时间内完成硫化过程；可靠长寿是故障率低，使用寿命长，年维修费用少。轮胎生产的过程中，轮胎在模型内部进行硫化时的压力和温度的变化直接影响轮胎的质量，这就要求在轮胎进行硫化时，严格按照工艺规定的温度进行控制和监控，而PLC正是当前硫化机的首选控制器。关键词：轮胎工业、温度进行控制和监控、PLC控制器。ABSTRACTThe auto industry and tyre industry continues to develop, tyres production enterprises unceasin
7、g increase, new construction of highway constantly put into use, realistic need we constantly improve the quality of the tire, on the tyres uniformity put forward more and more high requirement, also the work precision of vulcanizing press put forward more and more high demand. Modern vulcanizing pr
8、ess are basic requirements of the high quality, the high yielding, reliable and longevity. High quality is to guarantee the quality of sulfide, scrap rate, High yield is possible in such a short time to finish vulcanization process, Reliable longevity is low failure rate and long service life, NianW
9、eiXiu costs less. Tyres production process, tire in model internal pressure and temperature vulcanization when the change has a direct impact on the quality of tyres, which requires the tyres for sulfide, strictly according to the process specified temperature control and monitoring, and PLC is curr
10、ent vulcanizing press preferred controller.Keywords: tyre industry, temperature control and monitoring, PLC controller.1 绪论1.1 本文研究的目的和内容 1.1.1 本文研究的目轮胎硫化就是把成型好的胎坯放在模型中，经过时间、温度、压力三个相关的硫化要素，使各组合体性能达到最佳硫化程度，以获得配方设计要求的物理机械性能。再通过分析轮胎内硫化机的工作原理，以及轮胎内硫化机的作用。采用西门子S7-200PLC对轮胎内硫化机运行系统进行控制设计。1.1.2 本文研究内容可编程逻辑
11、控制器（PLC）在中国是九十年代快速发展起来的新一代工业控制装置，是自动控制、计算机和通信技术相结合的产物，在现代控制系统中，PLC已经成为最重要的基本控制单元之一。随着我国汽车工业的发展，轮胎生产企业的不断增加，新建设的高速公路不断地投入使用，现实需要我们不断提高轮胎的质量。这就要求在轮胎进行硫化时，严格按照工艺规定的温度进行控制和监控，而PLC正是当前硫化机的首选控制器我，现在我们要用PLC来对轮胎内硫化机的工作过程进行控制。1.2 国内外研究现状分析随着汽车工业和轮胎工业的不断发展，对轮胎的均匀性提出了越来越高的要求，也对硫化机的工作精度提出了越来越高的要求，液压式硫化机的优越性就充分地
12、显示出来了。同时液压技术也日趋成熟，维修保养也不再成为大问题。所以现在世界上主要轮胎公司已逐步采用液压式硫化机来代替传统的机械式硫化机。他们在建设新厂或对老厂进行技术改造时，已基本上采用液压式硫化机。液压式硫化机替代机械式硫化机已成为无可置疑的发展趋势。我国现有液压式硫化机技术较国外相比较差。对基础技术和制造工艺的研究还不够，一些影响可靠性的要害技术至今还没有得到很好解决，导致产品的性能不够稳定和可靠。现有国内高档产品的可靠性指标与国外产品相比，大致要相差几个等级，产品技术更新的周期慢。2 S7200PLC的简介2.1 PLC的基本概念与分类2.1.1 PLC的基本概念可编程控制器是一种数字运
13、算操作的电子系统，专为工业环境而设计的。早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器，简称PLC。它主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展，这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范围，因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称PC。但是为了避免与个人计算机的简称混淆，所以将可编程控制器简称PLC。2.1.2 PLC的分类（1）Plc按品牌可分为：可分为松下，西门子，三菱，欧姆龙，台达，富士，施耐德，ABB 等。（2）按系统结构和实现是否有专用的LD指令处理器分为硬PLC和软PLC两类。（3）按结构分类：可分为整体式、模块式及叠装式 3 种。 （4）按功能分类：可将PLC分为低档、中档、高档三类
14、。（5）按 I/O 点数分类： 可分为微型 PLC 、小型 PLC、中型 PLC、大型 PLC四类。 2.2 PLC的组成结构与特点2.2.1 PLC的组成结构PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为： （1）电源：PLC的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的，因此PLC的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内，可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去 。（2）中央处理单元(CPU) ：中央处理单元(CPU)是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋
15、予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故
16、障，整个系统仍能正常运行。（3）存储器：存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。（4）输入输出接口电路：现场输入接口电路是由光耦合电路和微机的输入接口电路组成，作用是PLC与现场控制的接口界面的输入通道。现场输出接口电路是由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用PLC通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。 （5）功能模块：如计数、定位等功能模块。 （6）通信模块：如以太网、RS485、Profibus-DP通讯模块等。2.2.2 PLC的特点（1）可靠性高，抗干扰能力强 。 （2）配套齐全，功能完善，适用性强。 （3）易学易用
17、，深受工程技术人员欢迎 。 （4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造 。 （5）体积小，重量轻，能耗低。 2.3 PLC优劣势分析2.3.1 PLC优势分析(1)需求优势国内PLC厂商能够确切了解中国用户的需求，并能根据中国用户的要求开发、生产适销对路的PLC产品。因此产品在设计时充分考虑了中国用户的需求和使用习惯，产品的针对性和易用性更强。 (2)产品定制优势由于是完全本地化的研发、生产、销售和技术支持，国内PLC厂商可以根据用户的特殊需求定制个性化产品。在实际工作中，有些用户希望在一个PLC模块上同时具有开关量输入、开关量输出、模拟量输入和模拟量输出等功能，同时输出既要有继电器的
18、，还要有晶体管的。这种一般通用PLC不能提供的特殊需求，国内PLC厂商可以快速为用户专门定制。跨国公司的中国用户和中国雇员很难迅速将这种特殊需求直接反馈到国外的生产厂家，难以促成产品的改进。 (3)成本优势由于是完全本地化的研发、生产、销售和技术支持，国内PLC厂商具有较大的成本优势，这种成本优势直接转变为产品价格优势。 (4)服务优势 国内PLC厂商的服务由公司相关人员去实施，PLC生产厂商可以直接面向最终用户。由于公司技术人员充分了解自己的产品，能够迅速解决实际应用中发现的问题，因而能显著提高服务水平和服务质量。另外，国内PLC厂商可以在PLC的售前、售中和售后中为用户提供免费增值服务。
19、(5)响应速度优势相对于国际PLC厂商而言，国内PLC厂商能更快响应用户的要求。2.3.2 PLC劣势分析(1)品牌劣势在市场开拓初期，国产PLC的品牌在较长一段时间内不为用户认可，从而加大了市场开拓难度。 (2)应用业绩劣势相对于国际著名的PLC厂商而言，国内公司的PLC应用业绩较少，用户对国产PLC的性能、产品质量和技术支持持怀疑态度。 (3)产品线劣势 在国内公司开展PLC业务的最初几年，PLC产品线不完善，产品的品种较少，不利于全方位的市场开拓。 (4)研发实力劣势相对于实力雄厚的著名PLC厂商而言，国内公司的研发实力较弱。2.4 PLC的应用领域 目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁
20、、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况大致可归纳为如下几类。 （1）开关量的逻辑控制 这是PLC最基本、最广泛的应用领域，它取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 （2）模拟量控制 在工业生产过程当中，有许多连续变化的量，如温度、压力、流量、液位和速度等都是模拟量。为了使可编程控制器处理模拟量，必须实现模拟量和数字量之间的A/D转换及D/A转换。PLC厂家都生产配套的A/D和D/A转换模块，使可编程控制器用于
21、模拟量控制。 （3）运动控制 PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。从控制机构配置来说，早期直接用于开关量I/O模块连接位置传感器和执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块。世界上各主要PLC厂家的产品几乎都有运动控制功能，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 （4）过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等模拟量的闭环控制。作为工业控制计算机，PLC能编制各种各样的控制算法程序，完成闭环控制。PID调节是一般闭环控制系统中用得较多的调节方法。大中型PLC都有PID模块，目前许多小型PLC也具有此功能模块。PID处理一般是运行专用的
22、PID子程序。过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 （5）数据处理 现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 （6）通信及联网 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各P
23、LC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。3 S7200PLC基本指令介绍3.1 PLC触点指令 PLC触点指令如表3-1所示指令指令功能标准触点动合LD取指令，|装载，动合触点与左侧母线相连。A与指令，|与，动合触点与其他程序段相串联。O或指令，|或，动合触点与其他程序段相并联。动段LDN取反指令，|/|非装载，动段触点与左侧母线相连。AN与反指令，|/|非与，动段触点与其他程序段相串联。ON或反指令,|/|非或，动段触点与其他程序段相并联。 3.2 PLC线圈指令PLC线圈指令如表3-2所示指令指令功能输出=将运算结果输出到某
24、个继电器。置位S将从指定地址开始的N个点置位。复位R将从指定地址开始的N个点复位。 3.3 软元件介绍软元件是PLC内部的具有一定功能的器件，这些器件实际上是由电子电路和寄存器及存储器单元等组成。例如，输入继电器是由输入电路和输入映像寄存器构成；输出继电器是由输出电路和输出映像寄存器构成；定时器和计数器也都是由特定功能的寄存器构成。3.3.1 软元件的特点（1）软元件是看不见、摸不着的、也不存在物理性的触点。（2）每个软元件可提供无限多个常开触点和常闭触点，即它们的触点可以无限次使用。（3）体积小、功耗低、寿命长。3.3.2 软元件的类型（1）输入继电器（I）输入继电器位于PLC存储器的输入过
25、程映像寄存器区，其外部有一对物理的输入端子与之对应，该触点用于接收外部的开关信号。（2）输出继电器（Q）输出继电器位于PLC存储器的输出过程映像寄存器区，都有一个PLC上的物理的输出端子与之对应，当通过程序使得输出继电器的线圈得电时，PLC上的输出端子开关闭合，可以作为控制外部负载的开关信号。（3）通用辅助继电器（M）通用辅助继电器位于PLC存储器的位存储器区，其作用和继电器接触器控制系统中的中间继电器相同，它在PLC中没有外部的输入端子或输出端子与之对应，因此它不能受外部信号的直接控制，其触点也不能直接驱动外部负载。（4）特殊继电器（SM）由于有些辅助继电器具有特殊的功能或用来存储系统的状态
26、变量、有关的控制参数和信息，称其为特殊继电器。用户可以通过特殊标志来建立PLC与被控对象之间的关系。如SM0.0该位始终为ON；SM0.1首次扫描时为ON，常用做初始化脉冲。（5）定时器（T） 定时器是PLC中的重要部件，它用于实现或监控时间序列。定时器是一种由位和字组成的复合单元，定时器的触点由位表示，其定时时间值存储在字存储器中。S7-200提供的定时器有：脉冲定时器，扩展定时器，接通延时定时器，带保持的接通延时定时器，和断电延时定器。（6）计数器（C）计数器用来累计输入脉冲的个数，经常用来对产品进行计数或进行特定功能的编程。（7）高速计数器（HC）高速计数器的工作原理与普通计数器基本相同
27、，只不过它用来累计比主机扫描速率更快的高速脉冲。（8）顺序控制继电器（S）顺序控制指令的操作对象为顺序控制继电器S。S也称作状态器，每个S位都表示功能图中的一种状态。S的范围为S0.0S31.7。如表3-3-2所示指令指令功能操作对象SCR顺序状态开始S（位）SCRT顺序状态转移S（位）SCRE顺序状态结束无（9）变量存储器（V）变量存储器用来存储变量的值，它可以存放程序执行过程中控制逻辑操作的中间结果，也可以使用变量存储器来保存与工序或任务相关的其他数据。（10）局部变量存储器（L）局部变量存储器是用来存放局部变量的。（11）累加器（AC）S7-200PLC提供了4个32位累加器，分别为AC
28、0、AC1、AC2、AC3。累加器是用来暂存数据的寄存器。（12）模拟量输入映像寄存器（AI）、模拟量输出映像寄存器（AQ）模拟量输入电路用以实现模拟量/数字量（A/D）之间的转换，而模拟量输出电路用以实现数字量/模拟量（D/A）之间的转换。4 轮胎内硫化机的简介4.1 轮胎内硫化机的概念和面临的问题4.1.1 轮胎内硫化机的概念 （1） 硫化定义：硫化是在一定的条件下，橡胶大分子发生化学反应的过程。其中一定条件指时间、温度和压力，也就是平时所说的硫化三要素。 （2）轮胎硫化：轮胎硫化就是把成型好的胎坯放在模型中，经过时间、温度、压力三个相关的硫化要素，使各组合体性能达到最佳硫化程度，以获得配
29、方设计师要求的物理机械性能。轮胎的硫化包括轮胎在模型内的硫化和硫化结束后胎体仍处于高温状态下的后硫化。4.1.2 轮胎内硫化机面临的问题（1）高温高湿带来的可靠性不足：a、造成控制器运行不稳定，多故障，增加次品率及维护。b、缩短了使用寿命，增加备件费用。（2）温度控制不良：a、温度检测分辨率不够使实际温度超过或低于工艺要求造成过硫或欠硫。b、温度控制响应慢导致升温时间过长，延长了硫化时间。c、硫化机外温升温时易超调、不稳定，外温发生扰动时温度控制器调整慢、易超调。4.2 轮胎内硫化机的主要特点与发展4.2.1 轮胎内硫化机的主要特点（1）体积小、重量轻、搬运和安装方便。（2）电热板工作面温度分
30、布均匀，工作时实行全自动控制。（3）压力装置为板式水压结构具有压力大且均匀的优点。4.2.2 轮胎内硫化机的发展汽车轮胎的硫化从50年代起推广应用了胶囊定型硫化机。硫化室内径在65以下的轮胎，即全部乘用车轮胎和轻型、中型卡车轮胎的硫化基本上都采用双模定型硫化机。65以上的则采用单模定型硫化机或硫化罐。 双模定型硫化机首先普遍应用的是机械式硫化机，采用曲柄齿轮连杆(或称四连杆)结构，机构原理简单。在合模瞬间就加上合模力，以较小的电机功率可获得较大的合模力。合模以后电机不再工作，而合模力可始终保持到重新开模。目前世界上所采用的机械式硫化机虽生产厂家不同、规格型号各异，而且经过多年不断改进，但基本结
31、构都一样，也都没有变化。 在机械式硫化推广应用的同时，也出现了液压式硫化机。但由于开始时液压式硫化机对机械式硫化机的优越性不很明显，而且当时液压技术还不很成熟，轮胎厂对液压式硫化机的维修保养还不很适应，因此在一段时间内液压式硫化机没有象机械式硫化机那样得到普遍推广。但随着汽车工业和轮胎工业的不断发展，对轮胎的均匀性提出了越来越高的要求，也对硫化机的工作精度提出了越来越高的要求，液压式硫化机的优越性就充分地显示出来了。同时液压技术也日趋成熟，维修保养也不再成为大问题。所以现在世界上主要轮胎公司已逐步采用液压式硫化机来代替传统的机械式硫化机。他们在建设新厂或对老厂进行技术改造时，已基本上采用液压式
32、硫化机。液压式硫化机替代机械式硫化机已成为无可置疑的发展趋势。4.3 轮胎内硫化机的工作原理与作用4.3.1 轮胎内硫化机的工作原理硫化原理可分为以下几个阶段：（1）焦烧阶段：相当于硫化反应中的诱导阶段。焦烧阶段是指热硫化开始前的延迟作用时间，也就是胶料流动的时间。分为操作焦烧时间和剩余焦烧时间。a、操作焦烧时间：指橡胶加工过程中由于热积累效应所消耗掉的胶烧时间，它取决于加工条件（如胶料混炼、热炼及压延、压出条件）。b、剩余胶烧时间：指胶料在模形加热时保持流动的时间。c、二者的关系：对一个胶料经历的加工次数越多，它的操作焦烧时间就越长，剩余焦烧时间就越短，因此一般的胶料应避免经受多次的机械加工
33、。（对挤出、压延胶料一次合格率及的掺用比例等方面的规定）（2）热硫化阶段：相当于硫化反应的交联阶段，逐渐产应网构，使橡胶强度和弹性急剧上升。（3）平坦硫化阶段：相当于硫化反应网构形成的前期。在这一时期胶料保持最佳硫化性能，所以我们正硫化时间一般选在这一阶段。（4）过硫化阶段：相当于硫化反应中网构形成的后期。在这一阶段主要发生交联键的重排及交联键的裂解，因此胶料性能明显降低。4.3.2 轮胎内硫化机的作用硫化机是为了让胶固化而用的，其实它就是一个加热设备。如果是轮胎上用的硅胶，那肯定是氟硅混炼胶，氟硅混炼胶是不能在常温下固化的，它必须升温硫化。硅橡胶有室温固化的，这种是单双组份的硅橡胶。氟硅混炼
34、胶的耐油性，耐磨性的要高过硅橡胶的。4.4 轮胎内硫化机的保压和泄压4.4.1 轮胎内硫化机的保压硫化机在工作循环中，轮胎硫化需长时间保压（主要是加力缸和中心缸的保压），以确保轮胎质量。保压性能的好坏，直接影响到轮胎硫化的质量，在设计时，拟定了两种保压方式。（1）用液控单向阀保压。在油缸的进油路上串联一个液控单向阀，利用单向阀锥形阀座的密封性来实现保压。它在200mpa压力下，10min内压力降不超过2mpa。（2）用蓄能器保压。如图四所示。蓄能器与主缸相通，补偿系统漏油，并且在蓄能器出口设单向节流阀，其作用是防止换向阀切换时，蓄能器突然泄压而造成冲击。采用蓄能器保压24小时内，压力降不超过1
35、2bar。两种方式在理论上均有可取之处。用液控单向阀保压，简单、易于安装。但随着锥阀磨损或油的污染，液压油的泄漏增加，保压性能将降低，此外，这种方法在保压过程中压力降过大，因此可靠性差。而采用蓄能器保压，既能节约功率，又能保证1140液压硫化机保压15min中内压力基本不降。4.4.2 轮胎内硫化机的泄压保压时由于主机的弹性变形、油的压缩和管道的膨胀而贮存了一部分能量，故保压后必须逐渐泄压，泄压过快，将引起液压系统剧烈的冲击、振动和噪声，甚至会使管路和阀门破裂。因此，设计中采用适当的泄压方式十分重要。本机中采用延缓换向阀切换时间来达到逐步泄压目的。即采用带阻尼器中位为y型的电液换向阀。当保压完
36、毕反向回程时，由于阻尼器的作用，换向阀延迟换向，使换向阀在中位停留时主缸上腔泄压后再换向回程。4.5 轮胎内硫化机的维护与日常保养硫化机在使用过程中和使用结束后，也要同其他工具一样，进行维护和保养，以延长使用寿命。硫化机的维护保养时应注意以下问题： （1）硫化机存放环境应保持干燥、通风良好，避免因潮湿导致电器线路潮湿。 （2）不要在雨天在室外使用硫化机，防止电控箱及加热板进水。（3）如果工作环境潮湿、多水，在拆卸搬运硫化机时，应在地面用物品垫高，不要让硫化机同水直接接触。（4）如果在使用过程中，因操作不当导致加热板进水，应首先联系厂家进行维修。如果需要进行应急抢修，可将加热板上盖板打开，先将水
37、倒出，然后将电控箱设置为手动操作，加温到100，保持恒温半个小时，将线路烘干，在在手动状态下进行皮带胶接。同时应及时联系生产厂家，进行线路的整体更换。（5）硫化机在较长时间内不需要使用的情况下，应每隔半个月对加热板进行加热（温度设置在100），保持温度半个小时左右。（6）每次使用结束后，应当将水压板内的水放干净，尤其是冬季，如果水不能放干净，往往导致水压板胶皮过早老化，水压板使用寿命降低；正确的放水方式是，在硫化保温结束后，硫化机未拆卸前进行。如果在机器拆卸后放水，有可能导致水压板内的水无法彻底排出。5 轮胎内硫化机与PLC的结合5.1 轮胎内硫化机的工艺过程与控制要求轮胎生产工艺过程可以分为
38、四步：密炼，部件准备，轮胎成型，硫化。轮胎硫化的生产过程，主要是硫化机按照工艺要求，给轮胎施加不同的压力和温度，达到控制轮胎产品性能的目的。硫化的工序是将生胎经过适当的时间以及适宜的条件，从而硫化成成品轮胎，如果硫化时温度、压力、时间控制的不准确就会影响轮胎质量。硫化完的轮胎即具备了成品轮胎的外观，轮胎通过检验后就可入成品库。所以硫化过程是轮胎生产成败的关键。随着汽车工业和轮胎工业的不断发展，对轮胎的均匀性提出了越来越高的要求，也对硫化机的工作精度提出了越来越高的要求，液压式硫化机的优越性就充分地显示出来了。轮胎生产的过程中，轮胎在模型内部进行硫化时的压力和温度的变化直接影响轮胎的质量，这就要
39、求在轮胎进行硫化时，严格按照工艺规定的温度进行控制和监控，而PLC正是当前硫化机的首选控制器。5.2 轮胎内硫化机电控系统的I/O点及地址分配根据被控对象对PLC控制系统的功能要求，确定控制系统所需的输入、输出I/0点及地址，控制系统的输入/输出信号的代号、功能及地址编号如表5-2所示。表5-2所示输入信号输出信号代号功能地址编号代号功能地址编号SB0紧急停止I0.0KM1合模输出Q0.0SB3开模I0.3KM2开模输出Q0.1SB4合模I0.4KM3进、放气Q0.2SB5复位I0.5HL1放气显示Q0.3SQ1合模到位I0.1HL2报警Q0.4SQ2开模到位I0.25.3 轮胎内硫化机上使用
40、PLC的优点与PLC系统选型5.3.1 在硫化机上使用PLC控制的优点 (1)简化输入设备及其本身的接线,如万能转换开关、按钮等可从复杂的多组组合简化为单组组合。限位开关、按钮等的接线可只接一组接点(常开或常闭),另一种状态可通过PLC内部识别,这样大大地降低了外围设备的接线。 (2)用软件代替继电器的倾接线，改变控制要求方便。PLC采用有微型计算机为核心的电子线路,是多种电子式继电器、定时器和计数器的组合体,它们之间的连线(即内部接线)通过指令用编程器进行.如果按照现场要求改变控制方式,修改控制线路,只需用编程器对指令进行修改即可,十分方便。 (3)用半导体元件将继电器有触点控制改为PLC无
41、触点控制,大大提高了可靠性、稳定性,将原继电器盘控制装町的故障,如继电器线圈烧坏、线圈粘连、线阁吸合不紧、接点脱落等继电器本身的故障彻底消除。 (4)扩展I/0接口有两种电源型号选择，一使用100120VAC或200240VAC电源；二使用24VDC电源。输入设备如按钮、选择开关、行程开关、压力调节器等可用24VDC电源作为信号源,这样可避免由于生产环境温度过高而造成行程开关、压力调节器等短路现象,提高了维修工人的安全性,降低了维修工作。输出端可通过200240VDC电源直接驱动电磁阀、接触器等输出负载。 (5) 除了有CPU错误、电池错误、扫描时间错误、存贮器错误、Hostink错误、远程I
42、/O错误等自诊断功能和能判断PLC机自身故障外,对应于I/O每一个点都有信号指示灯,指示I/0的0N/OFF状态,根据I/O指示灯的显示可准确、快捷地判断PLC外围设备的故障。 (6)根据控制要求,可方便地构成最合适的系统,且便于扩展。如果硫化机需增加和改进外围控制系统,在主CPU上再加扩展元件,以后设备需联网,可很方便地构成系统。 5.3.2 PLC系统选型根据已确定的I/O点数，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择适合的PLC类型，参照西门子S7-200PLC产品目录及市场实际价格，选择主机为CPU222（8输入/6输出）一台。 5.4 轮胎内硫化机的PLC顺序功能图实现一个工作周期由
43、初始、合模、进气、放气、放气显示和开模这6不组成，它们与S0.0S0.5相对应，如图5-4所示。PLC顺序功能图5-4所示5.5 轮胎内硫化机的PLC梯形图实现根据顺序功能图表设计出梯形图，这一步是整个应用系统设计的核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验，如图5-5所示为轮胎内硫化机PLC梯形图。PLC梯形图图5-5所示5.6 轮胎内硫化机的电路工作过程分析上点后，SM0.1【网络1】闭合一个扫描周期，S0.1S0.6【网络1】复位（并步S0.0【网络1】置位并保持，进入S0.0）。（1）步S0.0按下SB4，输入继电器I0.4
44、【网络2】闭合、发出合模命令，S0.1【网络2】得电，由步S0.0转入到步S0.1（并步S0.0复位）。按下SB3，输入继电器I0.3【网络2】闭合、发出开模命令，S0.5【网络2】得电，由步S0.0转入到步S0.5（并步S0.0复位）。（2）步S0.1S0.1得电，S0.1【网络9】闭合，启动定时器T40【网络9】，进入7s保护延时，T40延时时间到，T40【网络3】闭合，S0.6【网络3】得电，由步S0.1转入到步S0.6（并步S0.1【网络3】复位）。SM0.0【网络3】闭合，Q0.0【网络3】得电合模。若合模到位、SQ1闭合，输入继电器I0.1得电，I0.1【网络3】闭合，S0.2【网络3】得电，由步S0.1转入到步S0.2（并步S0.1【网络3】复位）。若紧急停车、按下SB0，输入继电器I0.0得电，I0.0【网络3】闭合，S0.5【网络3】得电，由步S0.1转入到步S0.5
