[01671167]基于智能拟合技术的工程胎仿形缠绕集群控制系统研究

桂林电子科技大学广西可信软件重点实验室和软件技术研究所长期从事软件研究与应用开发，中国化学工业桂林工程公司下属桂林橡胶设计院有限公司是国内第一家推出胎面仿形缠绕线的厂家，从2002年开始，桂林电子科技大学与桂林橡胶设计院有限公司两家共同合作研发“基于计算机仿形的胎面挤出缠绕生产线”，成功研制出第一代计算机控制系统，并先后应用于河南风神、杭州中策、青岛双星、贵州前进等轮胎厂。随着轮胎胎面成型技术的发展，课题组对缠绕技术进行了持续的改进和完善，于2009年获得了桂林市科技局“桂林市科学与技术开发计划”“工程机械及机电一体化产品创新与核心技术攻关”课题(基于智能拟合技术的工程胎仿形缠绕集群控制系统研究，合同编号：20090103-4)支持，项目于2012年6月成功结题。从2012年开始，以满足国际订单的技术要求为目标，团队对以上“基于智能拟合技术的工程胎仿形缠绕集群控制”技术进行升级，提出了基于像素法的胎面开环仿形缠绕集群控制策略，对控制系统、机械和电气系统进行了一体化重构。利用开环控制胎面仿形缠绕进行技术革新，对传统设备进行升级与改造，大幅度提高了产品质量及降低原材料耗费。具体技术指标如下：重量控制精度达到0.5%以上，胎面厚度误差小于1.5mm，胎侧两端误差小于3mm，达到世界同类产品领先水平；集群技术，可以解决复杂配方缠绕工艺的轮胎胎面；采用基于西门子7400PLC系统+西门子伺服系统组成的控制系统，采用开环控制技术替代以前的闭环控制技术，使得设备的可靠性得到很大提高；采用西门子7400PLC系统组成分布式集群控制系统；采用单边通信技术，可以解决不同厂家成型机的仿形缠绕问题；并解决了缠绕头在多工位系统移动中控制系统的profibus总线热插拔技术的应用问题；该技术适用于各种规格的卡车胎、农用胎、工程胎、异形胎的斜交胎和子午胎的胎面缠绕工艺。该成果先后在杭州中策，焦作风神等国内大型轮胎生产厂成功应用，设备运行稳定、性能先进，各项性能指标达到国内先进水平，并取得良好的经济效益。从2007年起，与北京东方瑞盟国际科贸有限公司、青岛杰锐装备技术发展有限公司合作进行该设备的国际销售，先后出口印度、土耳其、越南、泰国等国家。从2002年至今完成国内销售收入累计销售收入达到1亿元左右，出口创汇700万美元。间接经济效益：以23.5-25轮胎为例，按每条生产线每天生产240条(最大可以到达300条)，一年按300天，轮胎按现在每条4000元计算，一条生产线产值达到288,000,000元。累计产值达到500亿元以上。国际橡胶期货价格2011年2月43500元/吨，2014年12月12290元/吨，平均按20000元/吨，按上述计算方法，平均每小时挤出机吐胶量1吨/小时，重量控制精度从1.5%提高到0.5%，每条生产线每年可以节约胶料1,440,000元。随着控制精度的提高，良品率每提高1%，每条生产线每年可以节约成本2,880,000元。基于像素法的开环缠绕技术可以广泛应用于基于闭环控制的缠绕线改造，该技术可以推广到卡车胎面成型工艺生产当中。与贵州前进，河南风神以及斯里兰卡轮胎企业就该方面的应用推广正在洽谈中。缠绕线新型控制系统所应用的集群控制模式，在传统产业改造和产业升级中都可以进行广泛推广应用。基于该模式，课题组先后在右江矿务局美廉公司的皮带机集群控制系统开发、中铝贺州金源稀土的粉末压制生产线改造中应用成功，系统运行良好，为提高企业竞争力做出了贡献。