項目背景

近年來，我國交通運輸業和汽車工業發展迅猛，已成為汽車第一產銷大國，其中轎車增速尤為明顯，未來子午線輪胎市場前景十分廣闊。但目前外資企業幾乎壟斷了我國高性能子午線輪胎近80%的市場，并且不斷公布加大在中國的投資計劃。為抵擋國外競爭對手的沖擊，國內輪胎企業紛紛投巨資新建高性能半鋼輪胎生產線，并對傳統設備進行升級和改造，以求盡快提高產品的產量和質量。

據了解，國內轎車子午胎成型設備多采用二次法成型機，其胎胚存放、運輸、多次定位等各種因素對輪胎的均勻性、動平衡等性能有較大的影響，達不到成型高性能輪胎的要求，而性能較高的半鋼子午胎一次法成型系統主要依賴進口。由于一次法輪胎成型機比兩次法成型機能提高效率30%以上，具有明顯的優勢，因此國內多家成型機供應商開始研發一次法成型機。

項目合作方是一家成立于2002年的專業研制子午線輪胎成型機的高新技術企業，是國內生產子午胎成型機最全面、最專業的企業之一，公司已成功開發出多種具有國際先進技術水平的子午胎成型機。該公司研發的PCR2-1半鋼乘用/轎車子午胎一次法輪胎成型機采用全套西門子電控系統，降低了集成難度，節省了調試時間，且整個系統更加節能高效。

項目方子午胎成型機自動控制設計原理

輪胎成型機（簡稱TBM）是輪胎制造生產過程中，將半成品部件（如胎面、胎側、胎冠、型膠、胎體等），按工藝要求組合成型輪胎胎胚的一種輪胎生產專用設備，按用途不同可分為普通輪胎成型機和子午線輪胎成型機兩大類。輪胎成型機是輪胎制造的裝配工段，也是關系到輪胎產品質量的關鍵工藝裝備，因此對輪胎成型機進行有效的自動控制具有很重要的現實意義。

 項目方研發的PCR2-1半鋼乘用/轎車子午胎一次法輪胎成型機提供的，主要是通過輪胎制造工控主機，在接收到工藝參數后，將信號傳給密煉機、擠出機、壓延機、胎圈成型機、簾布裁斷機、硫化機等機器的PLC（可編程控制器），各PLC再將信號通過其輸出口傳出，使機器在系統控制下執行整個密煉、擠出、壓延、胎圈成型、簾布裁斷、硫化等過程。

在密煉過程中，可編程控制器記錄一些工藝數據及設備是否完好的情況，并將密煉數據傳給PLC作為PLC控制密煉動作及密煉周期結束的依據。同時，系統根據密煉情況自動調整擠出機的速度并自動將壓輥和擠出機頭間的壓力調整到設定值，隨著料斗中膠料的增加，擠出機的速度也加快，機頭壓力增加，壓延機也會自動增加速度，使壓力保持在設定值，直到擠出機的速度增加到最大，壓延機速度最大。

在膠部件準備工序中，壓延機將輪胎所需骨架材料壓入橡膠中，并根據PLC主機預設定參數將橡膠壓制成一定形狀。

在輪胎成型過程中，機器根據設定參數自動完成定長、裁斷、同步貼合、整形等工序，這樣輪胎就基本成型了。

為了加強輪胎的耐磨、抗軋能力，需要進行硫化以增強輪胎的強度。輪胎在進行硫化時的壓強和溫度的變化直接影響輪胎硫化的質量，這就要求在輪胎進行硫化時，控制系統嚴格監測和控制硫化的溫度和壓強使之按照預設值進行，并在溫度和壓強不足時，采取自動延時硫化的方法進行溫度和壓強的補償。

西門子全套電控系統解決方案

根據項目方的PCR2-1半鋼乘用/轎車子午胎一次法成型機的需求，西門子為其配備了1FK7伺服電機和S120伺服驅動器，控制器采用S7-300系列中的工藝CPU（317T），并有兩個操作屏MP277及若干ET200M站，其系統配置如下圖。

特別值得一提的是，S120作為一款全新的高性能驅動器，它基于最新的傳動理念，采用眾多革新技術，令新一代傳動由內到外發生了巨大的飛躍：體積大為縮小、運行極為安靜、理念更為環保、性能更為優異。它不僅適用于兩鼓、三鼓、四鼓成型機，也適用于裁斷線、胎面線、檢測線，以及擠出壓延生產線等輪胎機械行業其他設備。此次在項目方的PCR2-1半鋼乘用/轎車子午胎一次法成型機上使用S120解決方案，不僅升級和優化了成型機電氣系統，提高其抗干擾能力，減小電柜尺寸，而且控制精度高，調試和維護更加方便。

上圖為半鋼一次法成型機

提升國產輪胎成型機競爭力

目前，西門子為項目方的PCR2-1半鋼乘用/轎車子午胎一次法成型機提供的全套電控系統已交付使用，項目方也已在此基礎上成功開發了第一套子午胎一次法成型機樣機，通過使用測試，項目方給予了西門子的全套電控系統極高的好評，決定與西門子開展全面合作，并在其它機型上也開始使用西門子產品，整套控制系統的具體優點如下：

            l  自動化程度高，生產配方倒入方便；

l  更換規格方便迅速；

l  設備運行可靠，可進行及時故障報警，并能輸出實時數據。

同時，在西門子的協助下，項目方一次法成型機生產的子午輪胎在動平衡性、均勻性、大規格輪胎成型、三維動態模擬實時監控等方面達到并超過國外同類產品，且價格便宜，性價比高，有望未來幾年大幅提高市場占有率，市場前景十分看好，提升了國產輪胎成型機的市場競爭力。