首先詳細(xì)闡述了輪胎硫化機(jī)的工藝特點(diǎn)和控制要求，以及國(guó)內(nèi)現(xiàn)行硫化機(jī)控制的一些常見(jiàn)問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)的分析。然后通過(guò)對(duì)橫河FA-M3系列PLC的特點(diǎn)說(shuō)明和分析，結(jié)合橫河FA-M3系列PLC在輪胎硫化機(jī)中的實(shí)際應(yīng)用，與現(xiàn)行PLC控制方式和效果進(jìn)行了綜合分析比較，從理論和實(shí)際兩個(gè)方面深入剖析和論證了橫河FA-M3系列PLC在輪胎硫化機(jī)控制上的特點(diǎn)，對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有輪胎硫化機(jī)控制具有很好的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：硫化機(jī)；橫河PLC；溫度控制；高速控制

可編程邏輯控制器（PLC）在中國(guó)是九十年代快速發(fā)展起來(lái)的新一代工業(yè)控制裝置，是自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，在現(xiàn)代控制系統(tǒng)中，PLC已經(jīng)成為zui重要的基本控制單元之一，在工業(yè)控制領(lǐng)域中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

日本橫河（YOKOGAWA）電機(jī)公司的FA-M3系列PLC是橫河公司基于DCS技術(shù)基礎(chǔ)經(jīng)過(guò)多年專業(yè)研發(fā)于1992年推出的高性能產(chǎn)品，作為日本zui大的工業(yè)控制集團(tuán)，橫河FA-M3系列PLC自誕生起便始終著日本PLC業(yè)界的發(fā)展潮流，短短幾年便躍居日本中大型PLC*的第二位。

輪胎生產(chǎn)的過(guò)程中，輪胎在模型內(nèi)部進(jìn)行硫化時(shí)的壓力和溫度的變化直接影響輪胎的質(zhì)量，隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，輪胎生產(chǎn)企業(yè)的不斷增加，新建設(shè)的高速公路不斷地投入使用，現(xiàn)實(shí)需要我們不斷提高輪胎的質(zhì)量。這就要求在輪胎進(jìn)行硫化時(shí)，嚴(yán)格按照工藝規(guī)定的溫度進(jìn)行控制和監(jiān)控，而PLC正是當(dāng)前硫化機(jī)的控制器。

現(xiàn)代硫化機(jī)的基本要求：高質(zhì)，高產(chǎn)，可靠長(zhǎng)壽，高質(zhì)---保證硫化質(zhì)量，降低次品率；高產(chǎn)---在盡可能短的時(shí)間內(nèi)完成硫化過(guò)程；可靠長(zhǎng)壽---故障率低，使用壽命長(zhǎng)，年維修費(fèi)用少。

而現(xiàn)行硫化機(jī)面臨的問(wèn)題主要有：

一．高溫高濕帶來(lái)的可靠性不足：1）造成控制器運(yùn)行不穩(wěn)定，多故障，增加次品率及維護(hù)；2）縮短了使用壽命，增加備件費(fèi)用。

硫化環(huán)境的高溫高濕，加上腐蝕性（含硫）氣體，超出一般PLC的許容范圍。高溫導(dǎo)致CPU異常，高濕加上腐蝕性（含硫）氣體則使PLC線路腐蝕，造成停車故障，使生產(chǎn)停頓，增加備件及維修費(fèi)用，損害機(jī)械，縮短使用壽命。很多輪胎廠實(shí)際控制柜（PLC+電腦）平均壽命約3年甚至更短。

而橫河FA-M3系列PLC采用世界的橫河DCS高可靠性技術(shù)，從以下三個(gè)方面解決上述問(wèn)題。1）電路高集成優(yōu)化設(shè)計(jì)：低功耗、少部件（如容性、感性元件）、少接點(diǎn)、長(zhǎng)壽命部件的設(shè)計(jì)選材原則從結(jié)構(gòu)上保證了高可靠性。2）安裝散熱鋁板，保證高溫運(yùn)行。3）使用塑脂封裝線路板，防腐防潮。
二．溫度控制不良：1）溫度檢測(cè)分辨率不夠使實(shí)際溫度超過(guò)或低于工藝要求造成過(guò)硫或欠硫。2）溫度控制響應(yīng)慢導(dǎo)致升溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，延長(zhǎng)了硫化時(shí)間；3）硫化機(jī)外溫升溫時(shí)易超調(diào)、不穩(wěn)定，外溫發(fā)生擾動(dòng)時(shí)溫度控制器調(diào)整慢、易超調(diào)。

溫度/壓力/時(shí)間被稱為硫化的三要素, 其中尤以溫度控制為關(guān)鍵且較復(fù)雜。衡量溫控好壞主要看恒溫特性和追從特性（實(shí)時(shí)性）。恒溫特性：硫化過(guò)程通常要求熱板和膠囊保持170度左右的高溫，誤差要求在±2度內(nèi)。溫度過(guò)高會(huì)“烤糊”輪胎, 溫度過(guò)低則會(huì)發(fā)生欠硫。如果使用溫控精度不足, 會(huì)造成實(shí)際溫度超過(guò)范圍而不被控制, 從而影響輪胎質(zhì)量。追從特性：硫化過(guò)程需要在啟動(dòng)加熱和發(fā)生溫度偏差時(shí)能以zui短時(shí)間達(dá)到170度的恒溫狀態(tài)。溫控性能不足會(huì)使響應(yīng)變慢, 延長(zhǎng)升溫時(shí)間, 同時(shí)在溫度出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)不能及時(shí)調(diào)整造成輪胎質(zhì)量不穩(wěn)定。

目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用比較多的PLC控制模式有兩種。一種采用熱電阻+信號(hào)轉(zhuǎn)換器+AD模塊+CPU計(jì)算+DA模塊+閥門(mén)的模式；一種采用熱電阻+溫度模塊+CPU計(jì)算+DA模塊+閥門(mén)的模式。

*種模式中遇到的主要問(wèn)題有：信號(hào)轉(zhuǎn)換器的精度通常在±0.2%-0.5%，AD模塊的精度±0.5-0.9% F.S.。兩者相加差不多有±1%的誤差，200度量程也要有2度以上的誤差，所以即使PLC讀取數(shù)據(jù)顯示170度實(shí)際溫度很可能已在168-172度以外；熱電阻使用時(shí)間久會(huì)老化，普通PLC沒(méi)有補(bǔ)償功能，無(wú)法對(duì)熱電阻的偏差和老化進(jìn)行調(diào)整；此外，由于采用CPU做PID運(yùn)算控制，一旦CPU故障出錯(cuò)即會(huì)造成溫控失控，十分危險(xiǎn)。同時(shí)，由于CPU在做PID的同時(shí)還要執(zhí)行其他程序造成掃描周期長(zhǎng)短不一，每一次PID執(zhí)行間隔就會(huì)發(fā)生不同。 以掃描周期為300ms，PID周期設(shè)為500ms為例，兩次PID間隔可能為500ms也可能為800ms， PID執(zhí)行間隔不同使積分和微分發(fā)生很大偏差，特別是微分的偏差會(huì)使系統(tǒng)產(chǎn)生突發(fā)的溫 度波動(dòng)，或使溫度無(wú)法快速整定。

第二種模式中遇到的問(wèn)題和*種大同小異。其中普通PLC溫度模塊的分辨率為1度，即小于1度的變化根本無(wú)法探知。一般常識(shí)要保證±2度的控制,系統(tǒng)通常要能檢測(cè)到0.2度的變化。另外普通PLC溫度模塊的精度也在±0.5% F.S.，在硫化機(jī)中使檢測(cè)值與實(shí)際值可能發(fā)生1度以上的誤差，無(wú)法保證硫化過(guò)程的高質(zhì)量要求。普通PLC溫度模塊的采樣周期為0.5-1秒, 若完成1次PID控制至少也要0.5-1秒。