半钢子午胎48＂b型定型硫化机设计控制程序设计
随着汽车工业发展，轮胎的技术也不断地革新，促生了硫化机的不断发展，如今使用最为广泛也较为先进的的是液压定型硫化机。本课题基于S7-300PLC及组态软件WINCC对轮胎液压定型硫化机的控制系统进行设计，主要包括控制方案选择、硬件选择与设计、PLC控制程序设计、WINCC监控界面设计。完成整个控制系统中抓胎、放胎、合模、开模、卸胎等工序的全自动控制，同时采用WINCC完成整个动作的直观操控与监测。整个系统经模拟调试动作满足设计要求，可靠性高，界面直观友好。关键词 轮胎定型硫化机，控制系统设计，PLC，S7-300，WINCC
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究的目的与意义 1
1.3 课题研究的主要内容 1
2 轮胎硫化系统结构简介 2
2.1 轮胎硫化系统结构 2
2.2 轮胎定型硫化机的控制工作原理 3
3 总设计方案的选择 4
3.1 西门子S7300 4
3.2 WINCC概述 6
4 控制系统的设计 8
4.1 控制方案设计 8
4.2 硬件配置 12
4.3 I/O口的分配 12
4.4 PLC接线图 15
4.5 部分电气线路图 16
4.6 PLC程序 16
5 监控系统的设计 39
5.1 WINCC监控界面窗口 39
5.2 物体的属性与动作编程 39
6 仿真与调试 63
6.1 程序下载 63
6.2 遇到的问题 63
6.3 成功运行后的调试与仿真 65
结 论 77
致 谢 78
参考文献 79
1 引言
1.1 课题研究背景
随着汽车工业发展迅速,人们越来越多的使用汽车，这就对汽车的稳定性与安全性提出要求，而轮胎可以直观的反应一个汽车的基本安全性能，所以轮胎作为汽车的安全性象征，这个行业也快速发展[1,14]。
轮胎的技术不断地革新，促生了硫化机的不断 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
发展，如今使用最为广泛也较为先进的的是液压定型硫化机，然而目前我国液压硫化器的普及率不足10%，这令人十分的担忧，我国的高级轮胎多是从国外进口，或者是大成本少批次的生产，这样对我国的汽车工业发展来说是一大障碍，并且对于国民经济也是一种负担，所以说此时我们自主研究和设计生产液压硫化机非常有必要[2, 3,14]。
1.2 课题研究的目的与意义
本次课题研究的目的在于对我国硫化机现状有所了解，并且提出更好的设计方案，制造出高效率、低能耗、智能化的硫化机，为我国的硫化机的发展提供助力。并且通过对于本次课题的研究我们可以将自己的所学与实际的生产生活相联系，在创造社会价值的同时检验自己的不足。如果此次设计的硫化机满足企业的生产与预期效果，可以为我国生产出高性能的轮胎，从而降低我国从国外进口轮胎的比例，促进我国经济发展[4]。同时也是对于我们学习和工作的肯定。
1.3 课题研究的主要内容
本设计主要研究内容包括：了解硫化机（如图1.1）的工作原理与各个部件的动作流程， 将它们用开关输入量对应PLC的输入口以及电磁阀等动作对应于PLC的输出口的形式表现，从而通过PLC程序控制硫化机各部分的元器件动作，其次在WINCC中简单的画出硫化机的各个部件，通过对于物体的动作编程能够使其在与PLC相连接之后，在WINCC的工艺流程窗口上动作实现与实体硫化机一致。
这里运用PLC设计程序控制，用WINCC监控现场的实时运行。PLC由于自身的强大功能性、简洁性、易操作性、对环境的适应性已经成为越来越多工业生产设计的主流，再加上WINCC的实时监控的直观性，这样的趋势已不可挡[5,6]，故本次采用PLC设计硫化机的程序控制，WINCC作为监控。
图1.1 硫化机三维图
1—机械抓胎手 2—中心机构 3—机架 4—底座
2 轮胎硫化系统结构简介
2.1轮胎硫化系统结构
轮胎硫化系统包含了五大系统结构即：传动系统、硫化模型、轮胎胶囊构件 、装胎装置 、控制系统[9] 。
2.1.1传动系统
传动系统主要指利用电机和减速器完成机械式传动功能，而硫化机的开模、合模则是通过液压传动系统提供，用液压水缸形式完成驱动。
2.1.2硫化模型
顾名思义，硫化模型就是轮胎硫化的模板，这里多用活络模作为模具，因为它具有较高的精度，轮胎就是在这里通过加热将生橡胶硫化增加硬度与胎面花纹。
2.1.3轮胎胶囊
轮胎胶囊又称为中心机构。这里通过其上下环以及活络模的配合使得机械手可以顺利的将轮胎放入硫化懂得模具中，并且在完成硫化之后可以让卸胎臂轻松的取出轮胎[3] 。
2.1.4装胎装置
指的是将装胎辊道上的轮胎通过机械手抓取、转入、下降等动作完成将轮胎放入硫化模型，硫化结束后通过卸胎支臂将轮胎取出到卸胎辊道上。
2.1.5控制系统
在硫化过程中要考虑到对硫化机自身机械部分的自动控制，以及热工管道的硫化过程控制，还要包括对于系统温度、压力的调节控制，这三部分组成了硫化机的控制系统。这里通过PLC对数字信号、模拟信号的采集与分析实现对于整个硫化系统的控制。
2.2 轮胎定型硫化机的控制工作原理
2.2.1硫化机工作步骤
轮胎硫化机工作可以分成五大步骤：抓胎、放胎、合模、开模、卸胎[14]。
（1）抓胎：通过机械手抓取轮胎。其动作为：机械手闭合、闭合到位后机械手下降、下降到位后张开机械手抓取轮胎、机械臂上升到上限位为放胎作准备。
（2）放胎：机械臂带动机械手转入模具上方、到达中心位置后机械臂下降、下 降时中心机构配合其运动将轮胎精准的放入模具、放入后机械手闭合、闭合到位后机械臂上升、上升到位后机械臂出为下一步合模做准备。
目 录
1 引言 1
1.1 课题研究背景 1
1.2 课题研究的目的与意义 1
1.3 课题研究的主要内容 1
2 轮胎硫化系统结构简介 2
2.1 轮胎硫化系统结构 2
2.2 轮胎定型硫化机的控制工作原理 3
3 总设计方案的选择 4
3.1 西门子S7300 4
3.2 WINCC概述 6
4 控制系统的设计 8
4.1 控制方案设计 8
4.2 硬件配置 12
4.3 I/O口的分配 12
4.4 PLC接线图 15
4.5 部分电气线路图 16
4.6 PLC程序 16
5 监控系统的设计 39
5.1 WINCC监控界面窗口 39
5.2 物体的属性与动作编程 39
6 仿真与调试 63
6.1 程序下载 63
6.2 遇到的问题 63
6.3 成功运行后的调试与仿真 65
结 论 77
致 谢 78
参考文献 79
1 引言
1.1 课题研究背景
随着汽车工业发展迅速,人们越来越多的使用汽车，这就对汽车的稳定性与安全性提出要求，而轮胎可以直观的反应一个汽车的基本安全性能，所以轮胎作为汽车的安全性象征，这个行业也快速发展[1,14]。
轮胎的技术不断地革新，促生了硫化机的不断 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
发展，如今使用最为广泛也较为先进的的是液压定型硫化机，然而目前我国液压硫化器的普及率不足10%，这令人十分的担忧，我国的高级轮胎多是从国外进口，或者是大成本少批次的生产，这样对我国的汽车工业发展来说是一大障碍，并且对于国民经济也是一种负担，所以说此时我们自主研究和设计生产液压硫化机非常有必要[2, 3,14]。
1.2 课题研究的目的与意义
本次课题研究的目的在于对我国硫化机现状有所了解，并且提出更好的设计方案，制造出高效率、低能耗、智能化的硫化机，为我国的硫化机的发展提供助力。并且通过对于本次课题的研究我们可以将自己的所学与实际的生产生活相联系，在创造社会价值的同时检验自己的不足。如果此次设计的硫化机满足企业的生产与预期效果，可以为我国生产出高性能的轮胎，从而降低我国从国外进口轮胎的比例，促进我国经济发展[4]。同时也是对于我们学习和工作的肯定。
1.3 课题研究的主要内容
本设计主要研究内容包括：了解硫化机（如图1.1）的工作原理与各个部件的动作流程， 将它们用开关输入量对应PLC的输入口以及电磁阀等动作对应于PLC的输出口的形式表现，从而通过PLC程序控制硫化机各部分的元器件动作，其次在WINCC中简单的画出硫化机的各个部件，通过对于物体的动作编程能够使其在与PLC相连接之后，在WINCC的工艺流程窗口上动作实现与实体硫化机一致。
这里运用PLC设计程序控制，用WINCC监控现场的实时运行。PLC由于自身的强大功能性、简洁性、易操作性、对环境的适应性已经成为越来越多工业生产设计的主流，再加上WINCC的实时监控的直观性，这样的趋势已不可挡[5,6]，故本次采用PLC设计硫化机的程序控制，WINCC作为监控。
图1.1 硫化机三维图
1—机械抓胎手 2—中心机构 3—机架 4—底座
2 轮胎硫化系统结构简介
2.1轮胎硫化系统结构
轮胎硫化系统包含了五大系统结构即：传动系统、硫化模型、轮胎胶囊构件 、装胎装置 、控制系统[9] 。
2.1.1传动系统
传动系统主要指利用电机和减速器完成机械式传动功能，而硫化机的开模、合模则是通过液压传动系统提供，用液压水缸形式完成驱动。
2.1.2硫化模型
顾名思义，硫化模型就是轮胎硫化的模板，这里多用活络模作为模具，因为它具有较高的精度，轮胎就是在这里通过加热将生橡胶硫化增加硬度与胎面花纹。
2.1.3轮胎胶囊
轮胎胶囊又称为中心机构。这里通过其上下环以及活络模的配合使得机械手可以顺利的将轮胎放入硫化懂得模具中，并且在完成硫化之后可以让卸胎臂轻松的取出轮胎[3] 。
2.1.4装胎装置
指的是将装胎辊道上的轮胎通过机械手抓取、转入、下降等动作完成将轮胎放入硫化模型，硫化结束后通过卸胎支臂将轮胎取出到卸胎辊道上。
2.1.5控制系统
在硫化过程中要考虑到对硫化机自身机械部分的自动控制，以及热工管道的硫化过程控制，还要包括对于系统温度、压力的调节控制，这三部分组成了硫化机的控制系统。这里通过PLC对数字信号、模拟信号的采集与分析实现对于整个硫化系统的控制。
2.2 轮胎定型硫化机的控制工作原理
2.2.1硫化机工作步骤
轮胎硫化机工作可以分成五大步骤：抓胎、放胎、合模、开模、卸胎[14]。
（1）抓胎：通过机械手抓取轮胎。其动作为：机械手闭合、闭合到位后机械手下降、下降到位后张开机械手抓取轮胎、机械臂上升到上限位为放胎作准备。
（2）放胎：机械臂带动机械手转入模具上方、到达中心位置后机械臂下降、下 降时中心机构配合其运动将轮胎精准的放入模具、放入后机械手闭合、闭合到位后机械臂上升、上升到位后机械臂出为下一步合模做准备。
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