平板硫化機溫控系統(tǒng)改造

逯旭昌 吳金虎 李 杰

（中國一拖集團有限公司戰(zhàn)略采購?fù)七M部 河南洛陽）

一、存在的問題

平板硫化機是橡膠硫化主要設(shè)備，必須具備控制硫化條件（硫化溫度和硫化時間），其控制精度直接影響橡膠硫化制品質(zhì)量。平板硫化機的工藝流程是硫化機升溫到設(shè)定溫度→橡膠模具放入硫化機→橡膠模具加熱→硫化時間到汽缸運動。橡膠硫化的工藝要求是當(dāng)加熱區(qū)內(nèi)溫度達到預(yù)定溫度時放入模具。采用基于PLC的PID控制，使加熱平板的溫度達到升溫、保溫的要求。1臺XLB-D/Q400×400平板硫化機（青島金潤琪橡膠機械有限公司生產(chǎn)）因使用年限較長且自動化程度較低，嚴重影響產(chǎn)品生產(chǎn)和質(zhì)量提升，為此對硫化機溫控系統(tǒng)進行自動化升級改造。

二、改造實施

1.硬件

以西門子S7-200 PLC為主要控制元件，利用其內(nèi)部PID指令進行模擬量溫度控制，根據(jù)自動控制理論參數(shù)整定法得出相應(yīng)的PID參數(shù)。硫化機系統(tǒng)硬件電路主要由基于PLC的溫度PID控制、測量電路，輸出調(diào)壓電路和供電電源部分組成（圖1）。S7-200有4種CPU，其性能差異很大，根據(jù)實際情況選用CPU224，集成14點輸入／10點輸出。選用可控硅調(diào)壓模塊（PAC01A調(diào)壓器）作為輸出控制單元，其特點是無需單獨外供電源和同步電源，只需4～20 mA控制信號，接入負載后即可實現(xiàn)調(diào)壓控制功能。測量電路由溫度傳感器和RS3100型溫度變送器構(gòu)成。該系統(tǒng)要求測溫范圍0～200℃，因此選用PT100熱電阻，需要強調(diào)的是基于熱平衡原理，采用接觸式測溫，測溫敏感元件必須與介質(zhì)接觸，使兩者處于同一熱平衡狀態(tài)。

圖1 硫化機系統(tǒng)硬件電路

表1 硫化機系統(tǒng)I/O分配

2.程序設(shè)計

系統(tǒng)編程使用STEP 7-Micro/WIN 32軟件。編程時首先要根據(jù)整個工程要求將程序分塊，其次是合理利用指令，嚴格注意信號名稱定義，恰當(dāng)編寫各個程序塊程序。然后經(jīng)過單元調(diào)試，軟硬件聯(lián)調(diào)與系統(tǒng)總調(diào)，修改程序。編好的程序還必須經(jīng)過一定時間模擬試運行，確認無誤才可投入實際現(xiàn)場工作。根據(jù)設(shè)計要求制定硫化機系統(tǒng)I/O分配表（表 1）。

圖2 主程序

硫化機PID溫度控制程序分為主程序、子程序和中斷程序等3部分。主程序見圖2，按下啟動按鈕I0.0，在主程序中首次掃描調(diào)用子程序SBR-0進行啟動計算機和初始化，同時裝入設(shè)定的PID參數(shù)設(shè)定中斷時間為100ms；然后調(diào)用中斷子程序INT-0初始化并在中斷子程序中進行模擬量的輸入輸出控制。中間繼電器M0.0得電自鎖，T40開始計時，每計時1min向C1發(fā)出1個信號，當(dāng)T40計數(shù)至設(shè)置值45，C1輸出給Q0.1，電磁閥得到Q0.1信號，氣缸運動。

三、改造效果

這種PLC+擴展模塊+硅調(diào)壓模塊的控制結(jié)構(gòu)可充分發(fā)揮各自優(yōu)勢和功能，提高溫度控制系統(tǒng)可靠性和抗干擾能力，并且使用維修方便，提高了系統(tǒng)運行效率和自動化水平，易于擴展和檢修。

（1）整個系統(tǒng)實現(xiàn)了PLC控制，可有效克服單一溫度控制器控制缺陷，提高系統(tǒng)控制精度。改造后硫化機溫度控制精度由±5℃提高到±2℃，12.5×31.5×3.5/9.2汽車減振器用油封班產(chǎn)不合格率由10%下降至1%左右，僅此項每年可為企業(yè)節(jié)省費用10萬元。

（2）該控制系統(tǒng)可靠性高、實用性及可擴展性強，以1臺PLC控制1臺硫化機為例，用戶也可根據(jù)控制需要，對系統(tǒng)I/O模塊進行擴展，控制多臺硫化機。