李刚，郑万利，王忻国，陈伟，楼鑫，林元表
(杭州朝阳橡胶有限公司，浙江 杭州 310018)
在轮胎的加工工艺中，硫化有着非常重要的作用。硫化三要素温度、压力、时间直接影响硫化效应，决定硫化质量。记录每次硫化过程中的三要素曲线是硫化工序的重点工作。
最初硫化机使用三针记录仪来记录这些曲线，按体系要求留存十五年以备追溯。这种机台独立记录曲线又需要工艺技术人员反复核对工艺条件、检查实际执行情况的工作模式，随着设备数量增加、生产产量提高，不断地耗费更多人力、物力和时间。其次在工艺条件核对中，因为人员疏忽、检查不全，导致模具字块匹配错误、硫化工艺条件执行偏差、轮胎错硫等现象频频发生。另外，由于纸质文档存在存放条件不良、缺乏系统梳理、记录曲线不清晰等因素影响，导致在追溯过程中信息缺失，无法诊断病疵轮胎的问题所在。这些都严重影响企业产品质量和生产效益。
组建硫化机组群控系统，将硫化条件参数和要素曲线等生产信息数字化处理、传输、储存。通过建立各项在线确认流程，在减轻现场工艺技术人员工作强度的同时，提高硫化工艺过程监管和追溯能力，增强生产综合管控水平。
我公司硫化生产工序有340余台（包括B型热板机械式、液压式及部分工程胎）硫化机，所用控制系统为三菱Q系列PLC，总线连接式三菱GT系列触摸屏。在群控网络中硫化机PLC作为下位机从站，每条硫化沟配置一个下位机主站，每个主站挂两个CCLink网络，单个CC-Link网络接10～20个硫化机从站。下位机主站采用CC-Link IE双环路组网通过电脑板卡（插于PCI插槽中）接入上位机，采用光纤进行传输，数据处理上较快，能够在几个毫秒（光纤部分）里面处理完数据，且使用双环路网络保证了数据可靠传输（见图1）。
上位机采用研华IPC工业控制计算机。使用Delphi程序编写上位机程序，完成下位机数据采集及硫化参数下载等功能。采集的数据保存在数据库中，以便客户端程序访问。
2.1 工艺条件与模具匹配确认
当生产计划调整，硫化机更换模具后，工艺员需对模具规格字、层级、负荷指数/速度级别、最大负荷与气压等各字块进行检查，避免换模时安装错误导致轮胎硫化报废。
在群控系统中设定流程：机台结束换模状态，系统自动对硫化机进行锁定无法进缸硫化。需要工艺员按照无线终端设备上的验模单对现场模具进行检验，确认各项内容拍模具花块及字块照片提交。提交验模单后，群控系统才能允许试硫生产一缸。试硫结束后系统继续自动锁定机台禁止硫化。工艺员需继续使用无线终端设备对试硫的轮胎外观进行检验，确认外观无错误和缺陷后拍轮胎规定部位照片提交首缸检验单。群控系统才能解锁机台，允许该机台进入连续生产状态。
通过该流程的建立与实施，机台在更换模具后的生产中出现批量错硫和轮胎外观病疵概率大幅降低。
2.2 硫化工艺参数下传与确认
当硫化机更换规格后工艺步序时间及板模温设定值需根据规格进行转换。在没有群控系统时，需要工艺员在更换规格的机台上进行逐项修改，工作效率低且容易出错。
通过群控系统流程建立与功能拓展，在生产计划下达模具更换指令，切换机台状态为换模时，系统根据新规格的编码从BOM中调取相应的工艺步序时间参数及板模温设定值，通过下位机主站送往更换规格的机台。工艺员只需在机台触摸屏上确认参数是否正确并下载完成参数设定。
2.3 生产计划与物料信息匹配确认
胎胚进缸硫化前，操作人员需对胎胚成型条码和机台条码进行扫描，让系统识别轮胎规格、层级以及机台所绑定的模具规格层级等信息并进行比对校验。
比对成功则证明该条胎胚可在此硫化机进缸硫化，允许继续生产。如果比对失败，系统将锁定机台禁止进缸硫化，直至扫描信息比对通过。
此功能有效杜绝生产人员因检查疏漏导致错硫现象的发生。
2.4 硫化过程工艺监控与记录
下位机从站PLC实时采集硫化步序、硫化时间、热板温度、模套温度、内温、内压数据，并在触摸屏上进行显示，3天内的数据可在触摸屏上直接查询（见图2）。
在下位机从站PLC中设置报警参数。由下位机从站PLC判断硫化过程中各硫化步序的热板温度、模套温度、内温、内压的值是否超出工艺条件公差范围。
当PLC检测到生产中的硫化工艺已超差时，现场机台通过声光报警灯进行提示，并将报警及封存信息在触摸屏上进行显示（见图3）。下位机主站把相关数据送往上位机，存入数据库服务器。群控系统扫描获取报警数据字，自动翻译为相应的信息，通过钉钉系统提供的群机器人接口，将机台报警信息定向推送到相应的机台责任人，提醒相关责任人进行排查和修复处理。
通过上述改造，有效确保硫化过程工艺的监管力度，大幅度提高工艺报警的处置效率，减少工艺员在线巡查时间。
2.5 三要素曲线及报警记录追溯查询
为了能更好地对轮胎品质进行管控追溯，内部开发客户端查询软件。
（1）可根据硫化机的机台编号、时间区间、条码信息对所有硫化曲线进行查询，并可使用拖拉框方式放大显示。如此可精确查询每条轮胎在硫化过程中各时间段的硫化步序、温度和压力等数据。同时还能对画面曲线进行打印及数据导出（见图4）。有效提升硫化工艺过程追溯能力和分析水平。
（2）可通过“机台编号”、“时间区间”、“报警信息”等关键字对所有硫化机的报警记录进行查询。查询结果列出所选机台及时间段内出现某一种报警的所有记录，如同时选择硫化步序则会筛选出同一步序的所有报警记录。由于某缸轮胎硫化中可能存在多个报警，可通过点击复选框“按条码分组”功能，只显示每个条码的一项报警记录，得出所选时段对应机台生产不符工艺的轮胎数量。系统还能把记录导出至Excel进行后期处理，对各报警产生的频次、机台、硫化步序时间等分布情况的分析及各种报表的制作提供便利（见图5）。
（3）客户端程序还可对所有硫化机在执行工艺步序时间进行查询，方便工艺员对众多机台的在执行工艺步序时间进行检查（见图6），无需前往现场逐台检查，提高了工作的便捷性。
2.6 群控系统的其它功能
（1）轮胎病疵查询功能。可对任意时间段内生产的轮胎进行病疵规格分类查询，方便对生产出的轮胎病疵及时分析管控。
（2）产量信息统计功能。可对任意时间段内生产的轮胎依据机台、班组、员工等要素分类查询，汇总该时段机台员工所生产的各规格轮胎数量。
（3）机台状态查询功能。显示所有硫化机组当前设备状态（如计划检修、更换模具、跟换胶囊、胎胚脱节等），每间隔半分钟更新状态信息。可在任意时间段内，通过选定机台编号或某项设备状态，查询机台过往状态详情及机台处于各状态的汇总时间。
（4）生产规格查询功能。可直接显示所有机台当前对应的生产规格信息。也可按生产规格将对应机台编号分组显示。
（5）胶囊使用次数查询功能。可对所有机台在使用的胶囊次数进行查询，方便工艺员对胶囊使用情况进行监控。
该群控系统在硬件选型上使用的都是工业级备件，运行稳定可靠，在多年的使用中未出现异常死机和数据丢失现象。系统功能也在工艺、生产、设备各方面的管理需求下不断完善和升级。应用此系统后未再出现模具更换错误、人为因素导致的错硫现象，解决了很多硫化工序工艺和生产上的管理难点，受到员工广泛好评。
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