[发明专利]精密塑胶成型多机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及塑胶产品成型的控制系统，具体为一种塑胶精密成型多机控制系统

背景技术

橡胶制品作为一种高分子材料已广泛应用于国民经济的各个领域，成为了机械、电子、化工等行业必不可少的元件，对橡胶制品的质量和性能等要求也日益提高。硫化是橡胶制品生产中的一道重要工序，必须对硫化成型过程进行精确的数字化控制来完成产品的高质量制造。但目前国内中小型橡胶硫化车间自动化水平偏低，普遍采用只有数字逻辑控制功能的PLC，实现对硫化机硫化工艺过程步序的控制，但无法采集、处理、记录过程控制数据，不具备生产过程中的工艺参数统计功能，各硫化工艺参数的调整比较麻烦，现场工作量很大，工人的劳动强度大，资源浪费严重等问题，也阻碍了大规模、集群化的现代化生产方式。

发明内容

本发明以工业控制计算机为控制平台，将交换式以太网引入工业控制，对地理位置较分散的多台硫化机进行联网集中控制，实现系统内的集中监视、统一管理和系统资源共享，监控系统的实现不仅能提高硫化过程中各工艺参数的控制精度，以保证严格控制硫化工艺条件、提高产品质量、降低能源消耗，还能提高企业的管理水平，因此具有较高的工程价值和经济意义。

本发明所涉及的塑胶精密成型多机控制系统，其技术解决方案包括：用于多机系统中心控制的上位计算机，通过具有工业冗余特性的环形工业以太网链路，将位于环型工业以太网结点上的包含独立PLC控制器的塑胶成型设备连接到以太网链路中，与中心控制上位计算机形成多机控制系统。其中，各塑胶成型设备是通过智能以太网交换模块连接到环形工业以太网中，整个环形工业以太网的数据及控制信号交换通过位于环形工业以太网中的中心以太网交换机实现，整个成型过程的监控由位于中心上位计算机中的组态监控软件完成。本系统采用了交换式环形冗余以太网，当某段网络出现中断时，可通过备份链路，系统进行自动切换，重新完成网络重构。同时，上位机中采用了具有人机操作界面的组态监控软件。

本发明与传统塑胶成型技术相比，采用了将地理位置分散的多台成型设备进行联网的方式，通过运用冗余环形交换式以太网技术及组态监控软件技术，使系统能满足工控网络高可靠性、实时性强的要求，降低了所有自动化设备组网的复杂性和成本，有助于控制网络与企业的管理网融合。

附图说明

图1为精密塑胶成型多机控制系统装置图。

图中：

1-工业以太网交换机    2-PLC以太网模块        3-PLC

4-塑胶成型设备        5-备份链路             6-主干链路

7-中心上位机          8-正常数据传输路径     9-备份数据传输路径

图2为监控系统功能模块图。

具体实施方式

本系统监控上位机采用高性能工业控制计算机，选用研华IPC-610型，通过德国赫优讯cifX50以太网卡与以太环网相连，实现与被控系统的的通讯。主要实现对现场采集数据显示、存储、打印、报警等功能，完成对整个塑胶成型机群运行状态监控及工艺参数的设定。系统的主干环网采用工业用1OOM的屏蔽双绞线，以提高带速，保证通讯的实时性，采用3台支持冗余环网拓扑的TSC Carat50系列工业以太网交换机。

系统选用了西门子PLC S7-200及CP 243-1工业以太网模块6组，分别控制现场6台硫化机。CP 243-1通讯模块将PLC S7-200连接到工业以太网，通过以太网环实现与上位机通讯，也可与其他S7-200进行数据交换。

各PLC S7-200均有电源模块，中央处理器CPU224模块，模拟量输入输出模块EM231，数字量输入输出模块EM223，其中电源模块负责向其它模块提供直流电源；各输入输出模块同现场设备直接相连，PLC的数字量输入模块采集现场7个信号，分别是上加热板接触器状态、下加热板接触器状态、主油泵电机接触器状态、合模电磁阀接触器状态、开模电磁阀接触器状态、上行程开关状态、下行程开关状态，主要用于接触器闭合状态及开关状态的监测等信号；三个模拟量输入信号分别是上、下平板的温度信号及柱塞的压力信号；数字量输出模块将PLC的控制命令分别控制上加热板接触器、下加热板接触器、主油泵电机接触器、合模电磁阀接触器、开模电磁阀接触器，对成型机进行合模、开模、加热、加压等相关操作控制。

监控上位机人机操作界面采用国产“组态王”软件设计，主要有6大功能模块，分别是塑胶成型机运行状态监控模块、成型工艺参数设定模块、网络状态监控模块、数据保存及打印功能模块、超限报警功能模块、硫化机工作状态设定。如图2所示：

系统通过PLC输入模块将各运行参数采集到组态王软件对应的变量中，由软件统一管理，并通过动态数据交换与数据库建立连接，实现数据的实时存储和历史访问功能，并根据系统设置将数据传给PLC对应的控制程序中，通过PLC输出模块向执行机构发出控制信号，实现成型过程的保温、保压及定时功能，在热压成型完成后，自动开模以结束本次成型操作。其主要功能包括：压力等主要参数数据采集；等效硫化控制功能；工艺参数设定功能；生产过程监控显示功能；报警功能；数据保存及打印功能；手动/自动切换功能；网络监控。