基于组态王—PLC的轮胎硫化温度、压力控制系统设计8350.docx
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1、内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文) 基于组组态王-PLLC的轮胎胎硫化温温度、压压力控制制系统设设计摘 要要 近年来来,随着着我国汽汽车工业业的发展展,与之之处于同同一产业业链的轮轮胎工业业也得到到了相应应的提高高,轮胎胎呈现出出种类数数目不断断增多与与剂型不不断丰富富的局面面。轮胎胎硫化过过程是轮轮胎制造造过程中中的一道道重要工工序,其其硫化效效果是影影响轮胎胎质量的的关键因因数之一一。 在轮胎胎硫化过过程中温温度和压压力是两两个重要要指标。轮轮胎硫化化控制系系统,分分为上位位机和下下位机,上上位机采采用的是是国内的的一个比比较流行行的组态态王软件件。组态态王可以以实现在在线监控控。组
2、态态项目中中制作了了曲线画画面、报报表画面面、报警警画面和和参数监监控画面面,用户户可方便便地查询询PLC的运行行情况、数数据采集集和在线线控制。下下位机采采用PLC控制。PLC可独立立的实现现对两套套硫化系系统的控控制。硫硫化中的的温度数数据有铂铂热电阻阻Pt1100采集来来后,经经EM2231转换,再再送到CPUU2244。压力力数据有有压力表表采集后后,经EM2235,送CPUU2244。 关键字字:温度度压力控控制 ;可编编程控制制器 ;PIDD ;组态态王;Tiree cuurinng ttempperaaturre aand preessuure conntrool ssystte
3、m bassed on kinngViiew-PLCCAbsttracctIn rreceent yeaars, ass Chhinaas auttomoobille iinduustrry ddeveeloppingg, wwithh thhe ssamee chhainn inn thhe ttiree inndusstryy haas aalsoo beeen a ccorrrespponddingg inncreeasee inn tiire shoowinng aa grrowiing nummberr off tyypess off foormuulattionns eenriic
4、heed wwithh thhe ssituuatiion. Tiire vullcanniziing tirre mmanuufaccturringg prroceess is an impporttantt sttep in thee prroceess, annd tthe curringg efffecct iis tthe keyy faactoor aaffeectiing thee quualiity of thee tiire.Tempperaaturre aand preessuure in thee tiire curringg prroceess aree twwo ii
5、mpoortaant inddicaatorrs. Tirre ccuriing conntrool ssysttem is divvideed iintoo uppperr annd lloweer mmachhinee, aand thee PCC usses a mmoree poopullar dommesttic Connfigguraatioon ssofttwarre-KinngViiew. KiingVVieww caan bbe aachiieveed oonliine monnitoorinng. Proojecct pprodduceed aa cuurvee coonf
6、iigurratiion scrreenns, repportts sscreeen, allarmm sccreeen aand parrameeterr moonittoriing scrreenn,annd uuserrs ccan eassilyy chheckk thhe ooperratiion of thee PLLC, datta aacquuisiitioon aand onllinee coontrrolllingg. LLoweer pposiitioon mmachhinee usses PLCC coontrroliing. PLLC ccan achhievve i
7、indeepenndennt cconttrolllinng oof ttwo vullcannizaatioon ssysttem. Vuulcaanizzatiion temmperratuure datta aare colllecctedd too pllatiinumm RTTD PPt1000, thrrouggh EEM2331 cconvverssionn,annd iit tthenn caan ssentt too thhe CCPU2224. Gaaugee prresssuree daata aree coolleecteed, thrrouggh EEM2335, s
8、enndinng tto CCPU2224.Key worrds: Teempeeratturee annd ppresssurre cconttroll; pproggrammmabble conntroolleer; PIDD; kkinggvieew;IV目录摘 要要IAbsttracctIII第一章 轮胎硫硫化的概概述11.1 轮胎硫硫化的背背景11.2 轮胎硫硫化的工工艺要求求11.2.1 技术参参数和硫硫化曲线线11.3 轮胎硫硫化的方方式、方方法及步步骤21.3.1 轮胎硫硫化的方方法21.3.2 轮胎硫硫化的方方式21.3.3 轮胎硫硫化的步步骤31.4 硫化过过程的主主要问题
9、题4第二章 系统的的总设计计及人机机界面662.1 系统总总原理图图62.2 人机界界面介绍绍62.2.1 人机界界面概述述62.2.2 人机界界面定义义72.2.3 人机界界面产品品的组合合及工作作原理772.2.4 人机界界面产品品的特点点7第三章 硬件配配置83.1 设备生生产线要要求83.2 实验配配置83.2.1 西门子 S77-200083.3 可编程程控制器器PLC概述83.3.1 PPLC特点93.4 PLCC的结构构103.4.1 CCPU的构成成103.4.2 II/O模块1003.4.3 电池模模块1113.4.4 传感器器113.5 硬件电电路一三三3.6 伺服放放大器
10、DFCC-11100一一五3.6.1 概述一五五3.6.2 主要技技术参数数163.6.3 工作原原理与机机构1663.7 手操器DFDD-055001173.8 电动执执行机构构DKZZ55000M一一八3.8.1 执行机机构主要要组成部部件一八八3.8.2 位置定定位器119第四章 PIDD控制算算法描述述204.1 PIDD调节程程序设计计204.1.1 PPID控制算算法2004.1.2 PPID在PLC中的回回路指令令22第五章 下位机PLC程序设设计2555.1 软件编编程环境境255.1.1 SSTEPP 7MMicrro/WWIN332软件介介绍2555.1.2 安装STEEP
11、 77Miccro/WINN32软件2555.1.3 系统参参数设置置265.2 程序设设计2775.2.1 设计思思路2775.2.2 II/O模块分分配表2275.2.3 内存地地址分配配285.2.4 程序流流程图2295.3 软件仿仿真322第六章 上位机机主控画画面设计计346.1 组态王王软件概概述3446.2 组态王王画面的的建立3356.2.1 创建项项目3556.3 组态王王软件报报警组3376.4 组态王王报表输输出3886.5 组态王王曲线显显示399总结411参考文献献42附录A:43致谢577第一章 轮胎硫化化的概述述1.1 轮胎硫化化的背景景 轮胎硫硫化是轮轮胎加工
12、工生产过过程中很很重要的的一部分分,橡胶胶在未硫硫化之前前,分子子之间没没有产生生交联,因因此缺乏乏良好的的物理机机械性能能,实用用价值不不大。当当橡胶进进行硫化化以后,经经热处理理或其他他方式能能使橡胶胶分子之之间产生生交联,形形成三维维网状结结构,从从而使其其性能大大大改善善,尤其其是橡胶胶的定伸伸应力、弹弹性、硬硬度、拉拉伸强度度等一系系列物理理机械性性能都会会大大提提高112。1.2 轮胎硫化化的工艺艺要求1.2.1 技术参数数和硫化化曲线主要技术术参数:1、 工业类型型:轮胎胎2、 硫化控制制过程:全自动动3、 使用条件件:电压压:2200V一五%;工频频:50HHz;环境境温度:0
13、-555工艺要求求:(1) 温度控制制精度为为1(0-1160) (2) 蒸汽压力力控制精精度O.02MMpa(3)测测温输入入点为9点,即即罐体上上,中,下下各三点点(4)罐罐体上、下下的温度度差超过过输入的的设定值值时,自自动排放放灌底冷冷凝水,保保证硫化化罐体内的温温度平衡衡性、均均匀性。(5)当当温度达达不到要要求时,根根据公式式自动计计算等效效硫化时时间,自自动进行行等效硫硫化。等效硫化化公式(其中硫硫化温度度系数可可调)公式如如下:(1.11)1一温度度为 t11的硫化化时间 22 一温度度为 tt2的硫化化时间K-硫化化温度系系数(该系数数根据产产品不同同为可变变值)图1.11
14、温度压压力曲线线表1.11 时间表表时间段11升温段1时间段段2保温段1时间段段3升温段2时间段44保温段2时间段55升温段3时间段66保温段3时间段77降压段1时间段88保压段1时间段99降压段21.3 轮胎硫化化的方式式、方法法及步骤骤1.3.1 轮胎硫化化的方法法传统控制制方法:传统控控制硫化化过程的的方法是是定时控控制,这这种方法法是假定定橡胶硫硫化的过过程中模模柜内温温度和压压力保持持恒定,但但是由于于锅炉蒸蒸汽压力力波动以以及蒸汽汽在管道道中传输输温度递递减等因因素的影影响,硫硫化温度度很不稳稳定。这这样生产产出的轮轮胎,经经常出现现过硫化化和欠硫硫化现象象,另外外工人的的劳动强强
15、度大,资资源浪费费严重。现代控制制方法:现代控控制硫化化过程的的方法是是根据蒸蒸汽管道道内的温温度实时时调整硫硫化时间间的等效效硫化控控制112。1.3.2 轮胎硫化化的方式式硫化工艺艺过程根根据硫化化介质的的不同而而有明显显的区别别,硫化化介质主主要给硫硫化过程程提供温温度和压压力,硫硫化中,内内温和外外温通常常不为同同一热源源,外温温介质一一般为蒸蒸汽,内内温介质质一般分分为“过热水,“高温蒸蒸汽”,“蒸汽气”和“热氮”四种。国国内轮胎胎厂家一一般采用用“过热水”和“蒸汽”作为内内温介质质。下面面简要介介绍四种种内温硫硫化方式式的基本本步骤及及优缺点点。(1)过过热水硫硫化。首首先采用用低
16、压蒸蒸气使轮轮胎定型型,然后后利用高高压过热热水进行行硫化,硫硫化中温温度一般般为1700-一八0度,内内压一般般在2.22-2.6兆帕。它它的优点点是,硫硫化效果果比较均均匀,外外观合格格率较高高,过热热水性质质稳定,不不存在温温度衰减减等问题题;缺点是是,硫化化温度低低,时间间长,效效率低,设设备不易易于安装装和维护护。(2)高高温蒸汽汽硫化。该该方式直直接将高高压饱和和蒸汽通通入胶囊囊中,内内压一般般为1.66-1.9兆帕,内内温一般般为1900-2110度。优优点是,时时间短,硫硫化效率率高,饱饱和蒸汽汽使硫化化中能耗耗降低,削削减了设设各投资资;缺点点是,对对轮胎生生产中其其它工序序
17、的设各各和装置置有严格格的要求求,硫化化中,内内压偏低低,容易易造成局局部压力力不足。 (3)蒸汽/氮气硫硫化。首首先向胶胶囊中通通入低压压氮气或或蒸汽进进行定型型,然后后在通入入1900-2110度高压压饱和蒸蒸汽之后后,再向向胶囊中中通入2.00-2.6兆帕高高纯氮气气进行增增压硫化化。优点点是,与与全蒸汽汽硫化方方式相比比,减少少了蒸汽汽耗费,降降低了能能源消耗耗,增加加了胶囊囊寿命,提提高了合合格率。(4)热热氮硫化化。将经经过提纯纯和干燥燥后的氮氮气电加加热至一一八0度左右右之后,再再用压缩缩机将其其加压至至3.0兆帕,通通过专用用循环装装置使其其在胶囊囊内循环环。目前前,后两两种硫
18、化化方式较较前两种种有明显显的优势势和更少少,一阔一一市场前前景。但但在实际际应用中中,它们们都有一一些共同同的问题题需要考考虑,如如气体泄泄露、温温差、温温度下降降等,其其硫化工工艺也尚尚存在一一些不完完善的地地方,有有待进一一步从理理论和实实际两个个方面着着手改进进。硫化化工艺过过程取决决硫化介介质,而而硫化介介质的选选取必须须综合考考虑两个个方面的的因素,一一是对轮轮胎各项项物理机机械性能能的保证证,如抓抓着力,耐久性性能和外外观质量量等;二是要要求能在在生产过过程中降降低成本本,提高高生产效效率,减减少能耗耗和环境境污染11。1.3.3 轮胎硫化化的步骤骤各轮胎公公司采用用的硫化化步骤
19、不不尽相同同,但主主要由以以下步骤骤组成:(1)通通高温饱饱和蒸汽汽(2)充充填水(看情况况而定)(3)通通过热水水(4)热热水回收收(5)通通冷却水水(看情况况而定)(6)主主排(7)抽抽真空(8)开开模第3步可可采用3种方式:循环、半半循环或或不循环环,需根根据实际际情况进进行选取取。第4步可可采用两两种方式式:用高压压蒸汽把把胶囊中中的过热热水赶回回除氧器器或设置置一热水水回收罐罐。第6和77步可采采用单路路或双路路。第8步的的开模压压力一般般设置为为0.003MPPa。全蒸汽硫硫化一般般有两种种方式:高温蒸蒸汽进加加热排或或高温蒸蒸汽进,然然后主排排,再排排真空;高温蒸蒸汽进加加热排,
20、然然后低压压蒸汽进进,再主主排,抽抽真空。其其中热排排是为了了把胶囊囊中的冷冷凝水排排出。充氮气硫硫化还需需要增加加两个步步骤,即即放气(排出胶胶囊下部部的低温温氮气)和查漏(关闭所所有阀门门,看内内压有无无下降,以以观察有有无阀门门泄漏)。由于于主排时时间的长长短直接接影响到到硫化效效率,因因此主排排管径的的设定和和走向以以及辅助助措施(如安装装排空管管)对主排排的效果果至关重重要。抽抽真空可可采用蒸蒸汽或动动力水,只只需将胶胶囊从胎胎里脱出出并适当当收缩,以以便轮胎胎能轻松松取出即即可。若若抽真空空过度,胶胶囊会紧紧贴中心心机构,上上环下降降时容易易夹破胶胶囊(B型硫化化机)。1.4 硫化
21、过程程的主要要问题 目前,轮轮胎生产产的硫化化过程面面临着两两个主要要问题。(1)如如何提高高轮胎内内部各点点硫化程程度的均均匀性。由由于橡胶胶是热的的不良导导体,硫硫化中,靠靠近热源源的轮胎胎表面温温度变化化较快,而而内部温温度变化化较慢,造造成了轮轮胎内外外硫化程程度的不不均匀。同同时,轮轮胎内部部各部分分的组成成材料是是不同的的。其中中,胎冠冠是整个个轮胎温温度最高高、厚度度较大的的部位,主主要包括括气密层层、胎体体和钢教教带束层层等儿个个部分,各各部分材材料的物物性差别别很大;胎肩是是轮胎中中厚度最最大的部部位,其其组成材材料种类类较多,传传热过程程很复杂杂,最容容易“欠硫”胎侧是是轮
22、胎中中最薄弱弱的部位位,它最最易“过硫”。(2)如如何准确确确定轮轮胎的硫硫化时间间。硫化化中,外外界条件件一般存存在一定定的波动动,它对对轮胎的的硫化效效应影响响很大。常常规硫化化时间采采用固定定周期法法,不考考虑硫化化过程边边界条件件的波动动情况,每每个轮胎胎的硫化化周期都都是同一一设定值值,硫化化时间整整定按系系统参数数变化最最坏的情情况进行行,采取取“宁过勿勿欠”的方针针,这必必然导致致多数情情况下轮轮胎过硫硫,从而而影响产产品质量量和硫化化效率。 对于问问题(1)通过过国内外外学者的的大量研研究,一一般从两两方面来来解决,一一方面通通过制定定新的材材料配方方,使硫硫化过程程中轮胎胎内
23、部各各区域的的温度上上升速度度基本一一致;另另一方面面,通过过在硫化化前对轮轮胎进行行预热,使使硫化开开始时,轮轮胎内部部保持较较高的温温度,从从而加快快轮胎内内部各点点的硫化化速度,以以达到硫硫化程度度的内外外均44。 对于问问题(2)需将将固定周周期修改改为可变变周期,每每个轮胎胎的硫化化时间需需根据外外界条件件的波动动而动态态确定。第二章 系统的总总设计及及人机界界面硫化是轮轮胎生产产过程中中的一个个重要环环节。温温度和压压力是本本轮胎硫硫化的两两个重要要因素。本本系统上上位机是是组态画画面,硫硫化过程程中,上上位机完完成数据据传递,绘绘制图形形,数据据存储,产产量统计计等功能能。本系系
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