橡胶机械行业成型机械监控系统解决方案

一、概述

      橡胶工业是在人类社会发展的现代化进程中一门不可或缺的经济产业。在橡胶工业发展过程中，橡胶工艺及橡胶机械技术的进步和发展起了重要的推动作用。尤其橡胶机械技术构成了橡胶制品的全部技术过程和产业技术体系。

      橡胶机械是用来生产各种橡胶制品的机械，包括通用橡胶机械、轮胎机械和其他橡胶制品机械三大类。通用橡胶机械是制备胶料或半成品的机械，包括原材料加工机、炼胶机、挤出机、压延机、帘帆布预处理装置和裁断机等。轮胎机械包括轮胎成型机、轮胎钢丝圈机械、轮胎硫化机、内胎接头机和硫化机等。其他橡胶制品机械包括胶带、胶管、胶鞋、模型制品、胶浆和乳胶制品所用的机械。

      橡胶是一种高弹性的典型材料，其物理性能十分复杂。大多数橡胶的加工成型过程都有近似熔体的流动和变形过程，而且在橡胶产品的加工过程中，生胶要经过塑炼、混炼、压延、压出、成型、硫化的工艺程序，才能成为产品。这六个工艺过程都有配套齐全的机械装置。
　   随着我国汽车行业的飞速发展，轮胎成为了橡胶工业最为庞大的头号产品。它占据了橡胶工业市场的大部分份额，消耗约80％的橡胶资源量。在轮胎的生产过程中，最重要的一个环节是轮胎成型。轮胎成型过程可看作是外胎各“零部件”的组装过程，它在很大程度上决定着轮胎的性能和质量。因此，轮胎成型机械起着十分重要的作用。

      本解决方案将以轮胎成型机械为基础，结合先进的成型工艺和实际应用需求，综合阐述组态王软件在橡胶机械行业的完整应用方案，以达到提高产品质量、降低生产成本、实现智能控制、提高生产效率的目的，为将来的企业信息化提供有力的保障。

二、系统需求

1. 成型工艺介绍

      随着人类社会的发展，各式各样的车辆大量涌现。因而各种类型和性能的轮胎层出不穷。诸如小轿车、客车、货车、工程车和其他各种专用车辆及飞机等，都有自己的专用轮胎品种和规格。这给轮胎成型机械提出了更高的要求。

      轮胎成型工序是将符合设计尺寸标准的胎侧、内衬层、钢丝子口包布、垫胶、胎圈，带束层和胎面等按照部件的加工顺序及定位要求，精确对称地紧密组合成一体的待硫化胎胚的加工工艺过程。具体工艺过程如下:

（1）胎侧，由侧供料架供料。

（2）内衬层，裁刀定长裁好，由主供料架的内衬层托架供料。

（3）子口包布，由主供料架的包布托架供料。

（4）钢丝帘布，由主供料架的帘布托架供料，裁断并缝合。

（5）垫胶，由侧供料架供料。

（6）胎圈，由两边的左右胎圈支架供料。

（7）鼓肩移动，中心胶囊充气，同时传递环带着胎冠层移至中间位置，贴合后传递环返回;冠带层，由传递环供料，辅机制作，由第一至第四带束层和胎冠组成。

（8）辊压完成胎面压合，反包臂完成胎圈压合。

成型工艺过程复杂，因此，对相关设备的传动要求速度快，定位准确，同时，主鼓在转动时，要求其辅助设备能够同步供料，并且能够根据要求制造不同尺寸不同规格的轮胎。

2.监控系统需求

基于上述工艺需求，对上位监控系统的功能实现有以下几个方面：

（1） 数据采集：橡胶机械设备种类繁多，通信协议也各不相同，需要本系统能支持所有的硬件驱动；
（2） 画面展示：提供丰富的图库，动态显示现场设备的执行工步以及工作状态，直观、清晰地显示现场效果；并能够通过网络进行浏览；
（3） 现场控制：良好的人机交互，实时满足对现场设备的远程控制；
（4） 工艺配方管理：由于轮胎成型的规格参数具有多样性，所以要轻松实现不同工艺配方的设定、调用和执行，以到达生产不同规格轮胎的目的；
（5） 数据存储：保证数据的完整性，可以实现多种存储方式。并提供接口供第三方软件调用；
（6） 数据分析与展示：可以通过曲线、报表、棒（饼）图等方式实现数据的展示，并能够按时间段、监控点为条件进行相关查询，实现生产统计、原料使用分析、故障分析、能耗分析以及设备部件维护统计等功能；
（7） 故障报警与预警：实现设备故障及工艺流程监控点异常时，通过声音、短信、以及画面图素变化进行报警提示，及时提醒现场工程师或管理人员发现故障并进行处理；对于预警，是协助管理人员提前预知故障，并尽量减少故障的发生；
（8） 用户权限分配和管理：对系统用户可以设置多级权限，保证系统的安全性；
（9） 预案管理：当故障发生时，需要启动应急预案，以保障将事故危害降到最小，这时候就需要对预定的各项预案进行科学有效的管理，使各项预案有条不紊、井然有序的启动、运行。

三、解决方案

1、 系统结构：

2、 系统介绍：

      该监控系统一共分为三层，现场设备层、现场监控层和集控中心层。现场的各种硬件设备构成设备层，主要包括变频器、伺服驱动器、传感器、光电开关等。现场设备通过设备支持的总线形式将数据传送到PLC，再由PLC通过总线形式传送给现场监控层的监控系统；如果现场设备带有通讯接口，可以直接连接到上层监控系统的主机通讯接口。设备层主要用来提供现场数据。

      成型机械设备配套一套自有的上位机监控系统，可以通过有线或无线的方式采集现场数据。如果现场设备较为分散，可将设备数据通过GPRS网络传输到监控层。由于成型设备较其他大型设备来讲，现场监控层到设备层距离较近，因此，更为常用的是通过有线的方式实现数据采集。

      现场监控层由组态王软件和工控机组成，主要实现实时数据的采集和展示，供现场工程师及时掌握设备的工作情况，并实现对下位设备的控制和工艺配方的管理。在监控层采用双机热备的方式，在主机出现问题时，由从机取代主机的工作，保证数据的完整性。基于组态王软件功能的完整性，在监控层还可以轻松实现针对此成型机械的数据分析和展示，并实现WEB的发布。

      由于一个轮胎生产企业有多条生产线，每台成型机械的上位监控系统相对独立，不便于统一管理，所以集控中心非常重要。在集控中心部署组态王软件，将各监控系统中的数据通过网络方式上传到集控中心，同时在集控中心配置WEB服务器，实现企业的管理人员随时随地了解各条生产线的生产状况，并轻松完成对机械设备的运行管理。

3、 系统优点：

（1）开放性：能提供各种数据接口，轻松与第三方软件实现兼容。

（2）扩展性：企业在不断发展的，信息化是必然趋势，面对系统的不断扩展，功能的不断增加，该系统具有非常良好的扩展性。

（3）稳定性：组态王经过长时间的现场考验，稳定性首屈一指。

（4）兼容性：能兼容多个系统的系统平台。比如像GIS系统、视频系统等。

（5）安全性：实现多级用户权限管理，增加系统的安全性。

4、 产品介绍：

      组态王是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，为企业提供对生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够有效获取信息，及时做出反应，以获得最优化的结果。组态王软件的主要技术亮点如下：

-  画面展示  组态王提供了方便实用的绘图工具以及丰富的各行业标准工业图库。图库文件将极大地加快监控画面的制作；组态王支持开发人员在系统开发过程中创建自己所需的图库文件；拥有全面的脚本与图形动画功能，使监控画面丰富多彩、生动逼真。

-  连接与采集  组态王能连接PLC、智能仪表、板卡、模块、变频器等三千多种工业自动化设备。支持设备之多之广可与国外优秀同类软件相媲美。通讯方式灵活多样，为用户提供了充足的选择空间，可以适应各种设计方案的需要。

-  强大无比的通讯能力  组态王为第三方软件提供了多种访问组态王工程数据的接口，可以方便进行二次计算，应用各种先进的算法，以满足工程上的特殊需要。支持的通讯接口主要包括：OPC2.0、DDE、通过ocx控件的方式开放实时数据、通过Excel表格访问历史数据等。

-  数据词典变量的导入导出功能和变量名替换功能  可以针对某一个或某些变量进行导入导出及变量名替换；对于同类工程，或者在同一个工程中有多个相似功能块的工程，变量导入导出功能可以方便的建点；变量在导入时，可自定义设置变量的前缀或后缀。

-  趋势曲线显示  支持实时趋势曲线显示和历史趋势曲线显示。实时曲线反映监控参数的实时变化，可实现不同监控点的对比，从而实现数据的横向与纵向对比。历史曲线显示某段时间内（秒、分、时、天、月、年）的各种参数连续变化情况。支持任意时间段的曲线查询，支持某一时间段曲线的放大和缩小。

-  报警显示和记录  系统实时报警信息通过报警窗口来显示。窗口显示信息包括确认报警、删除报警、更改报警类型、事件类型、操作员、报警优先级、报警组、站点名和服务器名等信息。报警、操作事件、登录事件均可记录到数据库，并实现查询和打印。

-  配方管理功能  可以同时管理多个配方文件；在运行时可方便地实现不同配方的调用及修改；可以对当前配方、待装配方和实时值分别进行保存，以便以后分析，查看。

-  组态王集成的报表系统  组态王提供全新的、集成的报表系统。系统提供丰富的报表函数，轻松实现多种报表组态，操作简单，功能齐全。同时还新增了向导式报表功能，实现快速建立班报、日报、周报、月报、季报和年报表。另外，提供报表模板，方便用户调入其它的表格。

-  用户权限管理  组态王采用分级和分区的双重保护策略保证运行系统的安全。优先级有1~999级，安全区有64个。只有满足操作权限才可以实现对运行系统的操作。

-  组态王的网络和web发布功能  组态王拥有分布式报警、事件处理功能，支持实时、历史数据的分布式保存，使系统轻松实现上、下位机的扩展以及更高层次的企业级连网；组态王全新的WebServer架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布，在组态王6.55版本上还新增了OCX控件的全新web发布。

四、总结：

      亚控科技始终专注于自动化软件的自主研发、市场营销和服务，是目前该领域亚洲规模最大、实力最强的公司。用组态王监控软件配套的成型机监控系统以其完善的人机交互性、稳定的系统运行和良好的兼容性、易用易扩展性受到企业用户的青睐。该监控系统不仅满足了现场的实际需求，并为以后的系统扩展和企业信息化打下了良好的基础。