轮胎胎坯在线自动称量系统

黄子君，秦红春

(桦林佳通轮胎有限公司，黑龙江 牡丹江 157032)

轮胎企业对轮胎品质以及成本控制等的要求日益提高，各类在线检测系统被广泛应用，几种主要检测方式有温度、压力、质量、长度、流量等。其中质量在线检测系统在轮胎制造企业的生产中应用很普遍，但主要是应用在轮胎关键部件上，如胎冠、胎侧等部件。原理是根据各部件胶料的几何尺寸、以及胶料密度计算出各部件的质量，应用米秤、胎冠终端秤等进行在线检测称量。为了保证每条胎坯都能够达到质量标准，以及能够及时分析胶料使用情况，仅对部分部件进行质量控制还不够，还需要对胎坯质量进行称量、分析，因此在成型机加装胎坯自动称量系统便应运而生。

1 自动称量系统架构

下面以半钢乘用子午胎成型机为例，讲述轮胎胎坯自动称量系统。该系统包括称量、数据传送道PLC、数据比较、检测结果输出、动作控制以及多台成型机数据上传到一台上位机进行保存等。既保证了产品异常及时的反馈，又能对整个轮胎胶料使用进行系统的分析，既保证了轮胎品质又有效的控制了原材料的使用。

图1为整个系统构架。

2 胎坯称量

使用梅特勒托利多的IND331称重仪表、PBA220-BC60称重台面（称量范围0～50 kg，检定精度0.02 kg）。在称重台面上加装传送辊床，以便于轮胎传送，以下为称重侧的接线及仪表的通讯设置。

图1 自动衡量系统控制框图

（1）IND331称重仪表通讯模式： 命令输出模式。

（2）IND331称重仪表COM1通信协议：波特率：9600；数据位：8；停止位：1；校验位：无。

3 触摸屏程序编写

在触摸屏画面新增称重显示画面（图2）以及称重标准设定画面，在编写画面时需注意标准值地址需是连续的，并且标准偏差也需是连续的，以便在编写PLC程序时能够进行变址访问。

4 三菱Q系列PLC设置及程序编写

在原PLC系统的基础上增加串口模块QJ71C24以及以太网模块QJ71E71-100，其中串口模块是为了读取称重仪表上的数据，以太网模块是为了把检测数据、该机台生产的轮胎规格以及该规格标准偏差等数据，上传到PC以便保存。下面介绍两个模块的硬件设置以及PLC程序编写。

图2 称重显示画面

4.1 串口模块的设置及程序编写

串口模块的硬件设置根据称重仪表的设置对应的PLC设置如图3，需注意IND331只支持无序通讯协议如使用其他仪表需使用相应的通讯协议，“开关一”的设置需要与上面IND331的串口设置相匹配，具体设置方式请参考三菱串口通讯手册。

图4为PLC向称重仪表发送“P”的程序，称重仪表在命令输出模式时只有接收到P字符串时才发送检测数据、单位等。

图5为PLC接收称重仪表发送的数据的程序。

图4 PLC向称重仪表发送指令

图5 PLC接收称重仪表数据

因自称重仪表接收的数据为ASCII码形式，因此还需要进行换算成十进制数，便于我们读取识别。同时设计该系统通过称量值与标准值的比较，自动判断该胎坯质量为合格、偏轻还是偏重。用此检测结果控制胎坯传送升降机：检测合格的胎坯可以提升传送到硫化工序，不合格的胎坯不进行提升。为了便于目视化管理，还可以用指示灯显示检测结果，如绿色常亮为合格，红灯闪烁为超重，黄灯闪烁为超轻。

为避免一些人为因素的干扰，让自动称量系统误判断有胎坯需要称重，因此在程序中又加入了执行检测称重的条件：检测数据大于5 kg、连续存在5 s、检测数据波动在0.02 kg以下，这些条件同时满足才开始进行数据检测。另外还在此系统中附加了对胎坯个数计数的功能。

4.2 以太网模块的设置

在“PLC参数”中的“IO分配”项中对以太网模块进行设置设置，该模块起始XY值在本程序中为220，在网络参数的以太网设置中设置如图，其中起始IO需同IO分配中的值一致：

打开操作“设置设置”如下，其中IP地址可根据需要设置需注意IP各机台IP地址前三位需相同，最后一位不能相同，在打开设置中协议选择TCP协议打开方式选择MELSOFT连接方式，其他项目初始值即可。

因上位机与PLC使用的Labview的Ni opc组态设置，不需要在PLC中编写程序进行数据传送，只需要上位机直接读PLC数据即可。

图6 以太网模块设置

5 上位机Niopc硬件组态及Labview程序编写

首先设置TCP/IP为固定IP需同以太网设置的IP地址前三位相同，并且最后一位不同即可，如PLC以太网设置为192.168.1.40，上位机的IP地址在这里设置为192.168.1.100，子网掩码设置为255.255.255.0，其他项目设置为默认即可。

5.1 使用 labview的ni opc server进行与PLC组态

首先添加一个通道命名通道名称可以用机台号，设置device driver为 Mitsubishi-Ethernet其他默认可，在此通道下添加一个device设置设备名称下一步选择device model为Q Seies，下一步设置ID为192.168.1.40 N0:255其中192.168.1.40为连接的PLC以太网模块设置IP地址一致，其他项目默认即可。在该设备下添加需要的Tag，如PLC中的检测数值、标准值、标准偏差、状态检测以及规格名称等需要的地址值。还有一个需要特别注意的事项，我在测试中发现，如果用同一通道使用几台设备的话，在一台设备有问题时其他的传送速率会受到严重影响。因此在添加下一个机台时，应添加一个新的通道，而不是在同一通道下添加新设备。

5.2 Laview程序编写

下面介绍如何在Labview主程序中编写数据运算、在文本文件中写入检测数据及状态等。

为了便于快速查询检测信息、数据分析、异常问题、每天的检测条数、不合格条数等，进行程序编写把每天的数据存储在一个文件中，并且能够做到检测数据精确到几点几分几秒。

6 结束语

通过轮胎胎坯自动称量系统检测、记录每一条轮胎的重量，能够及时发现半成品的异常情况，及时处理避免批量事故的产生；能够完全避免质量不合格胎坯进入下工序；同时完整的胎坯称重数据库，能够支持各工段及时分析部件的加工精度，既避免因超重而引起的成本上升，又避免了因超轻引起的品质不良。