王艳荣 刘锋
（中国商业联合会百货劳保用品商品质量监督检测中心）
摘要：结合汽车轮胎复合压出线裁断和卷取控制要求，本文对这两个工序的电气控制问题进行了研究。从研究结果来看，可以采用PLC和PID控制方式进行裁断电气控制系统和卷取电气控制系统的设计，实现对裁断定长精度和卷取张力的控制，从而满足工艺生产要求。
关键词：汽车轮胎；复合压出线；电气控制
引言
在汽车轮胎生产中，使用的复合压出线长达50m，拥有两层结构。所以在复合压出线生产工艺中，需要保证全线速度匹配，另外则要做好裁断定长精度和卷取张力的控制。为实现自动化生产，提高汽车轮胎加工生产效率和质量，则需要加强对复合压出线裁断和卷取电气控制设计问题的研究。
1汽车轮胎复合压出线裁断和卷取控制要求
在汽车轮胎复合压出线生产工艺中，钢丝帘布需要经过冷却卷取而成，并且经过带束裁断机裁断，才能得到规定宽度和角度的帘布进行接头拼接。在这一过程中，需要采用卷取装置进行卷取操作，并利用裁断装置实现裁断控制。作为复合压出线电气控制系统的重要组成部分，裁断系统定长精度将对胎面等部件质量产生重要影响。在胎面定长裁断控制方面，需要利用伺服电机驱动传送皮带辊将胎面向前定长传送，并驱动裁刀架带动圆盘裁刀进行快速旋转，使胎面得到切割，然后被分离辊分开。传送带电机速度由下坡皮带速度和储料长度叠加运算得到，下位过程中电机加速运行，储料高时则减速，中间位置需要保持皮带与电机速度相同，才能避免胶料堆积或被拉伸[1]。在卷取过程中，则要保证部件平整无皱纹，拥有整齐的卷边。所以卷取装置的导开辊需将成卷材料平展开来，过程保持松紧适中，以免出现拉伸形变。为此，还要使装置卷取速度与生产线速度相匹配，即使前者随物料直径变化而变化，生产线速度应满足V=2πrw，w为物料转角速度，r为物料半径。
2汽车轮胎复合压出线裁断和卷取的电气控制设计
2.1裁断控制设计
结合汽车轮胎复合压出线裁断控制要求，在电气控制设计时需要采用PLC控制方法，实现伺服驱动定长和旋转编码器的自动化控制。从系统控制方式上来看，包含卷取、自动和手动三种方式，采用卷取控制即使生产线保持前进时进行胎侧传送，使全线速度相匹配，避免胎侧出现收缩或拉伸等情况；采用自动方式可以将定长精确至±3mm，进行自动裁断和制动；采用手动方式可进行其他方式补充，在紧急情况下进行误差校正。
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控制系统由可编程控制器PLC、伺服驱动器、触摸屏和外编码轮构成，利用触摸屏作为上位机进行质量的输入，即各种生产线数据参数和加工信息。利用PLC，能够对传送皮带速度进行给定运算，即根据传感器检测到的胶料高度完成伺服电机速度的运算，通过驱动器对电机进行控制。与此同时，系统能够对编码器发出的脉冲信号进行直接读取，然后转换得到传送带行走距离。根据这一数值，PLC将利用预先编制的算法进行电机速度控制，达到精确定位的目标。胎面进入储料坑并达一定长度后，传送带将启动。利用编码器定长，可以进行制动控制，将胎面利用压板压住，使裁刀向前移动进行裁断。在停止限位，裁刀将抬起并向后移动，并在起始位置停止，完成整个裁断操作。与此同时，压板会抬起，裁好的胎面会经过加速辊传送至下个工序。
2.2卷取控制设计
在卷取控制设计方面，需要采用PID控制方法，实现浮动辊位置的闭环控制。在实际设计中，为实现自动控制，还要对专家控制理论进行运用，结合专家知识完成PID参数设计，得到专家PID控制器。结合浮动辊设定值，并对实际数值进行采样，则能得到系统误差。在误差较大的情况下，说明浮动辊偏离平衡位置，需要实现控制器最大或最小输出，达到调整误差的目的。而在PLC中，包含较多PID指令、函数块和控制单元，能够为PID使用提供便利。从卷取控制方式上来看，包含自动和手动两种，需要利用开关进行选择。采用自动控制方式，需要使生产线持续前进和进行胎侧传送，在卷取张力恒定时能够保证胎侧无拉伸，胎宽满足要求。采用手动方式，可以实现误差校正，完成紧急状况的处理。
从卷取控制系统结构组成上来看，包含PID控制器、调速装置和直流电机等。在卷取控制的过程中，主要需要采用直流调速方法，利用调速装置对电机进行控制，使卷取启停等动作能够迅速响应，为系统控制的准确性和稳定性提供保障。导开装置用于放垫布，需要保持张力恒定，需要利用张力传感器进行张力检测，然后利用控制器实现张力和制动控制，并通过纠偏避免垫布走偏。为对浮动辊的位置变化进行测定，还要采用角位移传感器实现信号检测。将检测到的信号反馈给PLC系统，系统则能对PID控制器进行调用，完成逻辑运算，实现装置的启停控制[2]。在浮动辊拉下后，根据浮动辊偏离平衡位置，利用专家PID控制器则能根据半径与转角速度的关系进行生产线速度的调整，从而使卷取电机转速随卷径变化调整，保持张力恒定。
结论
通过研究可以发现，在汽车轮胎复合压出线生产的过程中，想要获得均匀性较佳的轮胎，还要加强对压出线裁断和卷取过程的控制。而采用PLC和PID控制方式进行裁断电气控制系统和卷取电气控制系统的设计，则能实现对裁断定长精度和卷取张力的有效控制，继而保证产品质量稳定。
参考文献：
[1]常慧敏.基于PLC控制的自动翻胶控制系统在轮胎生产中的应用[J].现代制造技术与装备，2017（02）：120-121.
[2]李建强，孙广东，王福业.轮胎制造中电子辐照设备的卷取与导开控制研究[J].橡塑技术与装备，2011，37（10）：52-54.
论文作者:王艳荣,刘锋
论文发表刊物:《河南电力》2018年6期
论文发表时间:2018/9/10
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