美國對我國“雙反”將對中國輪胎制造商產(chǎn)生了較大影響，提高產(chǎn)品質(zhì)量和價格是輪胎企業(yè)突破國外輪胎銷售壁壘的重要途徑。硫化工序是輪胎生產(chǎn)的關(guān)鍵工序之一，硫化機是硫化工序的關(guān)鍵設(shè)備，硫化工序生產(chǎn)質(zhì)量的好壞必將影響到輪胎整體產(chǎn)品的質(zhì)量。如何提高硫化機自動化、智能化的水平以及工藝參數(shù)的控制精度已經(jīng)成為提高輪胎產(chǎn)品質(zhì)量的一個關(guān)重要的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的硫化機都是單機控制的方式，機臺之間的數(shù)據(jù)無法共享。同時單機控制方式也存在數(shù)據(jù)采集繁瑣、歷史數(shù)據(jù)查詢麻煩^[1]等問題。結(jié)合現(xiàn)場實際情況，本文結(jié)合軟控在橡膠輪胎行業(yè)多年的自動控制和信息規(guī)劃的實踐經(jīng)驗，提出硫化群控的解決方案，以昆侖通泰觸摸屏的硫化機進行組網(wǎng)為例，通過MODIBUS總線方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊控制，該方案組網(wǎng)簡單，控制可靠，能夠同時實現(xiàn)10臺硫化機的過程數(shù)據(jù)采集和硫化工藝控制。

下面從系統(tǒng)架構(gòu)、案例實施、系統(tǒng)功能等方面進行逐一描述，群控組網(wǎng)方式較多。傳統(tǒng)方式以PLC直接加通訊模塊組網(wǎng)較多，本文以昆侖通泰觸摸屏組網(wǎng)為例，實現(xiàn)硫化的集群化管控，對于前期已采購觸摸屏控制設(shè)備的企業(yè)有效降低實施成本。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)采用三層架構(gòu)體系設(shè)計，架構(gòu)圖如圖1所示。層是PCS層，PCS層實現(xiàn)了設(shè)備的控制，實現(xiàn)觸摸屏對PLC的直接控制，同時起到群控與PLC的通訊紐帶，起到“承上啟下”的作用。層是MES層由群控管理系統(tǒng)來實現(xiàn)，可以和十多臺觸摸屏通訊，實現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)的下載，過程數(shù)據(jù)的采集。第三層為SYS服務(wù)層，服務(wù)器集中存儲數(shù)據(jù)，對外發(fā)布服務(wù)，實現(xiàn)內(nèi)部數(shù)據(jù)的分析，外部用戶對系統(tǒng)數(shù)據(jù)的訪問。觸摸屏和PLC之間采用PLC的通訊協(xié)議，MES層和觸摸屏之間采用MODIBUS通訊協(xié)議，SYS服務(wù)層和MES層之間采用TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，組建標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)，對外發(fā)布系統(tǒng)租用移動運營商的公網(wǎng)資源。

基于上述體系架構(gòu)實現(xiàn)硫化設(shè)備的管控。首先以硬件實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)為基礎(chǔ)，目前有多種組網(wǎng)方式，由串口通訊模塊、網(wǎng)絡(luò)通訊模塊、總線方式的工業(yè)組網(wǎng)方式，上述方式都需要在現(xiàn)有PLC控制系統(tǒng)擴展對應(yīng)的模塊來實現(xiàn)，本方案針對現(xiàn)有觸摸屏進行聯(lián)網(wǎng)，無需增加硬件的方式來實現(xiàn)，通訊采用MODIBUS通訊協(xié)議，下面以昆侖通泰的觸摸屏來介紹設(shè)置步驟。

圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖

3 硬件組態(tài)設(shè)計

     針對觸摸屏安裝對應(yīng)的嵌入式系統(tǒng)編程軟件，昆侖通泰觸摸屏為MCGS嵌入式版本，安裝完畢后，打開觸摸屏工程，打開設(shè)備窗口，如圖2所示。

                                                                             圖2 設(shè)備窗口界面

選擇通用TCP/IP父設(shè)備 ，點增加，選擇通用設(shè)備，選擇MODBUSTCP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，點擊“添加”按鈕添加，如圖3所示。依次添加通用TCP/IP父設(shè)備、MODBUSTCP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。

圖3 添加設(shè)備界面

然后設(shè)置通用TCP/IP父設(shè)備屬性，設(shè)置網(wǎng)絡(luò)類型：1-TCP，服務(wù)器類型:1-服務(wù)器，設(shè)置本地IP地址：192.168.1.133，通訊屏的IP地址192.168.1.200，端口：3000。設(shè)置界面如圖4所示。

                                                                          圖4 屬性設(shè)置界面

然后設(shè)置MODBUSTCP數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備屬性，設(shè)置步驟通過依次點擊內(nèi)部屬性，選擇設(shè)置設(shè)備內(nèi)部屬性。設(shè)置標(biāo)簽TAG，如果存在標(biāo)簽，通過“全部刪除”功能刪除后重新添加。點擊增加通道，選擇4通道類型（0輸入繼電器、1輸出繼電器、2輸入寄存器、3輸出寄存器）（見圖5），輸入默認開始地址，設(shè)置通道數(shù)量為通訊個數(shù)，選擇數(shù)據(jù)類型，后設(shè)置通訊變量。設(shè)置完畢界面如圖6所示。

                     圖5  類型設(shè)置界面

圖6變量設(shè)置界面

組態(tài)完畢后，編譯并且將程序下載到觸摸屏。重啟觸摸屏后，系統(tǒng)功能生效。MES上位機管理系統(tǒng)可通過MODBUS通訊協(xié)議訪問設(shè)置的變量?？梢圆杉瘮?shù)據(jù)并且下載參數(shù)。

系統(tǒng)設(shè)置完畢后，可以部署群控管理系統(tǒng)，通過群控管理系統(tǒng)實現(xiàn)硫化設(shè)備的智能控制，報警標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)置，過程參數(shù)的實時監(jiān)控，從而實現(xiàn)硫化的智能化管理，報警標(biāo)準(zhǔn)具備自學(xué)習(xí)的調(diào)整功能，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前的硫化結(jié)果可以不斷的優(yōu)化調(diào)整，下面對硫化報警標(biāo)準(zhǔn)的功能進行描述。

4 報警標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置

    報警標(biāo)準(zhǔn)是硫化設(shè)備判斷硫化過程準(zhǔn)確的判斷依據(jù)，設(shè)置的好壞確定該輪胎過程是否合格，是否需要自動延時，以補償?shù)刃Я蚧慕Y(jié)果。在工藝經(jīng)驗和歷史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上設(shè)置報警標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)針對熱板溫度、模套溫度、內(nèi)溫、內(nèi)壓，在硫化各步序階段的參數(shù)進行設(shè)置，分別設(shè)置凱式時間、持續(xù)時間、值、標(biāo)準(zhǔn)值、小值等，具體設(shè)置界面如圖7所示。

                                                                       圖7 報警標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置界面

報警標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置完畢后，基于迭代自學(xué)習(xí)控制方法^[2]根據(jù)后續(xù)質(zhì)檢系統(tǒng)的檢測結(jié)果和過程記錄的歷史數(shù)據(jù)，不斷對參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，對報警標(biāo)準(zhǔn)及控制方法進行優(yōu)化，建立的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，從而提高報警標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的科學(xué)性和有效性。同時檢驗工藝是否與質(zhì)量結(jié)果相匹配，從而不斷的優(yōu)化工藝，提升硫化工序的產(chǎn)品質(zhì)量。調(diào)整步序如圖8所示。                           

                                                                           圖8 迭代自學(xué)習(xí)控制方法模型

5 過程監(jiān)控模型

基于標(biāo)準(zhǔn)模型實時監(jiān)控PLC的參數(shù)，系統(tǒng)初始化時首先從過程數(shù)據(jù)報警標(biāo)準(zhǔn)表中查詢當(dāng)前過程參數(shù)的報警標(biāo)準(zhǔn)；初始化并下載（持續(xù)時間、報警狀態(tài)、值、小值、開始時間）等報警標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)；實時從設(shè)備控制系統(tǒng)監(jiān)控步序、溫壓過程參數(shù)，判斷當(dāng)前步序是否有過程參數(shù)報警標(biāo)準(zhǔn)：判斷當(dāng)前步序是否有溫壓過程參數(shù)報警標(biāo)準(zhǔn)，如果沒有則進行提示，并實時判斷步序時間是否大于報警開始時間。根據(jù)報警標(biāo)準(zhǔn)判斷是否報警，并標(biāo)記異常報警胎，短信通知工藝設(shè)備人員進行維護管理，實現(xiàn)輪胎品級的智能預(yù)測判斷。

6 系統(tǒng)功能

    群控管理系統(tǒng)的主要功能框架如圖9所示，主要包含生產(chǎn)管理、計劃管理、技術(shù)管理、人員管理、報警管理、設(shè)備管理、系統(tǒng)管理幾大模塊，下面對各模塊的功能進行簡要描述。

                                                                                  圖9 系統(tǒng)功能框架圖

生產(chǎn)管理：

l  實時采集生產(chǎn)信息，建立的生產(chǎn)管理追溯體系

l  對工藝、模具、生產(chǎn)時間、人員、機臺進行對應(yīng)，建立生產(chǎn)資料庫

l  實時采集崗位工人的數(shù)據(jù)，結(jié)合計件工資標(biāo)準(zhǔn)，實時統(tǒng)計計件工資

l  以條碼或RFID為載體實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時統(tǒng)計分析

l  生產(chǎn)數(shù)據(jù)和實際工藝實時驗證，避免用錯胎胚等現(xiàn)象發(fā)生

計劃管理：

l  換模計劃的自動化管理，狀態(tài)實時跟蹤

l  硫化模具狀態(tài)實時管控，掌握生產(chǎn)能力，建立機臺生產(chǎn)能力對應(yīng)數(shù)據(jù)庫

l  根據(jù)模具、生產(chǎn)需求、設(shè)備實際情況自動生成排產(chǎn)計劃

l  通過網(wǎng)絡(luò)計劃快速下達到機臺，提升數(shù)據(jù)傳輸效率，避免人工誤差、延遲等現(xiàn)象

l  計劃執(zhí)行情況實時監(jiān)控，執(zhí)行率、執(zhí)行狀態(tài)實時管控，實現(xiàn)計劃的精益化管理

技術(shù)管理：

l  建立物料編碼規(guī)范，物料編碼統(tǒng)一定義，避免一物多碼的現(xiàn)象

l  統(tǒng)一管理硫化工藝參數(shù)、施工標(biāo)準(zhǔn)，防止工藝下發(fā)、執(zhí)行不變形

l  建立硫化工藝配方和生產(chǎn)信息對應(yīng)關(guān)系，有效分析不同配方對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，對工藝改進人員提供支持

l  建立硫化工藝報警標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)報警胎，控制硫化系統(tǒng)動作，禁止繼續(xù)硫化，防止批量不合格品產(chǎn)生

l  監(jiān)控硫化曲線，搭建硫化曲線歷史資料庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的監(jiān)控，對歷史數(shù)據(jù)能夠及時追溯

l  溫度、壓力等生產(chǎn)過程參數(shù)實時監(jiān)控，實現(xiàn)輪胎的智能預(yù)測判級

人員管理：

l  確定人員編碼規(guī)范，統(tǒng)一編碼規(guī)則

l  交接班信息管理，確定生產(chǎn)班組、機臺、班次、崗位的對應(yīng)關(guān)系

l  系統(tǒng)角色、功能權(quán)限靈活配置，有效保證了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)

l  記錄系統(tǒng)日志，可追溯分析操作日志，便于追溯分析，保障系統(tǒng)

l  建立績效工資、成本核算的標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范人員梯隊建設(shè)

報警管理：

l  報警標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一定義管理，搭建設(shè)備、工藝的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

l  搭建報警標(biāo)準(zhǔn)，實時監(jiān)控過程參數(shù)，超出報警標(biāo)準(zhǔn)及時報警

l  建立異常胎的分析處理規(guī)范，跟蹤處理步驟，規(guī)范管理

l  報警胎與后工序接口，對報警胎及時提示并展現(xiàn)硫化參數(shù)，智能化提示并展示信息

l  報警胎及時通過短信、微信發(fā)布給相關(guān)人員

設(shè)備管理：

l  建立設(shè)備履歷臺賬

l  實現(xiàn)硫化設(shè)備的全生命周期管理

l  設(shè)備參數(shù)統(tǒng)一管理，實現(xiàn)各機臺設(shè)備參數(shù)的規(guī)范化管控

l  設(shè)備參數(shù)運行狀態(tài)實時監(jiān)控

l  規(guī)范故障申報處理流程，有效分析各處理階段的效率，提升管理效能

l  建立規(guī)范化的設(shè)備維修、保養(yǎng)、維修機制，實現(xiàn)設(shè)備的預(yù)測、預(yù)防性維修機制，保證設(shè)備性能

l  建立備品備件庫存管理機制，提升庫存效率

l  分析備件和機臺的關(guān)系，設(shè)備維修成品分析，提升備件的利用率

l  OEE等報表的可視化展示

系統(tǒng)管理：

l  系統(tǒng)參數(shù)化、平臺化管理

l  模塊化參數(shù)設(shè)置

l  系統(tǒng)角色、權(quán)限設(shè)置，保證系統(tǒng)及數(shù)據(jù)的性

l  系統(tǒng)日志管理，保證系統(tǒng)的，同時保證了故障追溯的及時性

7 結(jié)論

 應(yīng)用軟控股份有限公司自主研發(fā)的智能群控管理系統(tǒng)，已經(jīng)過多個廠家的應(yīng)用實施，系統(tǒng)能夠自動掃描前工序胎胚的條碼或RFID，獲知數(shù)據(jù)，避免用錯料，智能分析過程數(shù)據(jù)，預(yù)測產(chǎn)品質(zhì)量，智能分析各項成品的情況，提出措施，形成全新的生產(chǎn)管理模式。使得硫化車間人、設(shè)備、模具、成本等信息信息互通，搭建質(zhì)量、設(shè)備、工藝、計劃、生產(chǎn)的全過程數(shù)據(jù)，建立生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化流程。實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的全程監(jiān)控，通過儀表盤、曲線圖等可視化的數(shù)據(jù)展示方式，預(yù)覽全局，實現(xiàn)硫化工序的全程服務(wù)和監(jiān)控。透徹感知工序的制造成本，制造時間、產(chǎn)品質(zhì)量，感知工人的工作特點、工作能力、特長愛好等，感知硫化的產(chǎn)品質(zhì)量，建立質(zhì)量預(yù)測模型，感知制造過程的能耗成本。

實踐證明具有良好的應(yīng)用效果，能夠穩(wěn)步提升硫化過程的質(zhì)量，提高產(chǎn)品的均一性。設(shè)備的智能化管理與精益生產(chǎn)等思想結(jié)合，從而實現(xiàn)硫化工序的透明化、扁平化、精細化、人性化及智能化管理。整個系統(tǒng)了無線網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、自動化、信息化技術(shù)，極大提升企業(yè)的創(chuàng)新能力、協(xié)同制造能力，低碳制造能力及生產(chǎn)管控能力。