首先詳細闡述了輪胎硫化機的工藝特點和控制要求，以及國內(nèi)現(xiàn)行硫化機控制的一些常見問題，并對其進行了系統(tǒng)的分析。然后通過對橫河FA-M3系列PLC的特點說明和分析，結(jié)合橫河FA-M3系列PLC在輪胎硫化機中的實際應用，與現(xiàn)行PLC控制方式和效果進行了綜合分析比較，從理論和實際兩個方面深入剖析和論證了橫河FA-M3系列PLC在輪胎硫化機控制上的特點，對國內(nèi)現(xiàn)有輪胎硫化機控制具有很好的參考價值。
關鍵詞：硫化機；橫河PLC；溫度控制；高速控制

可編程邏輯控制器（PLC）在中國是九十年代快速發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，是自動控制、計算機和通信技術相結(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)控制領域中應用越來越廣泛。

日本橫河（YOKOGAWA）電機公司的FA-M3系列PLC是橫河公司基于DCS技術基礎經(jīng)過多年專業(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，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)的過程中，輪胎在模型內(nèi)部進行硫化時的壓力和溫度的變化直接影響輪胎的質(zhì)量，隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，輪胎生產(chǎn)企業(yè)的不斷增加，新建設的高速公路不斷地投入使用，現(xiàn)實需要我們不斷提高輪胎的質(zhì)量。這就要求在輪胎進行硫化時，嚴格按照工藝規(guī)定的溫度進行控制和監(jiān)控，而PLC正是當前硫化機的控制器。

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

而現(xiàn)行硫化機面臨的問題主要有：

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

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，增加備件及維修費用，損害機械，縮短使用壽命。很多輪胎廠實際控制柜（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，從以下三個方面解決上述問題。1）電路高集成優(yōu)化設計：低功耗、少部件（如容性、感性元件）、少接點、長壽命部件的設計選材原則從結(jié)構上保證了高可靠性。2）安裝散熱鋁板，保證高溫運行。3）使用塑脂封裝線路板，防腐防潮。
二．溫度控制不良：1）溫度檢測分辨率不夠使實際溫度超過或低于工藝要求造成過硫或欠硫。2）溫度控制響應慢導致升溫時間過長，延長了硫化時間；3）硫化機外溫升溫時易超調(diào)、不穩(wěn)定，外溫發(fā)生擾動時溫度控制器調(diào)整慢、易超調(diào)。

溫度/壓力/時間被稱為硫化的三要素, 其中尤以溫度控制為關鍵且較復雜。衡量溫控好壞主要看恒溫特性和追從特性（實時性）。恒溫特性：硫化過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)。溫度過高會“烤糊”輪胎, 溫度過低則會發(fā)生欠硫。如果使用溫控精度不足, 會造成實際溫度超過范圍而不被控制, 從而影響輪胎質(zhì)量。追從特性：硫化過程需要在啟動加熱和發(fā)生溫度偏差時能以zui短時間達到170度的恒溫狀態(tài)。溫控性能不足會使響應變慢, 延長升溫時間, 同時在溫度出現(xiàn)擾動時不能及時調(diào)整造成輪胎質(zhì)量不穩(wěn)定。

目前國內(nèi)應用比較多的PLC控制模式有兩種。一種采用熱電阻+信號轉(zhuǎn)換器+AD模塊+CPU計算+DA模塊+閥門的模式；一種采用熱電阻+溫度模塊+CPU計算+DA模塊+閥門的模式。

*種模式中遇到的主要問題有：信號轉(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度實際溫度很可能已在168-172度以外；熱電阻使用時間久會老化，普通PLC沒有補償功能，無法對熱電阻的偏差和老化進行調(diào)整；此外，由于采用CPU做PID運算控制，一旦CPU故障出錯即會造成溫控失控，十分危險。同時，由于CPU在做PID的同時還要執(zhí)行其他程序造成掃描周期長短不一，每一次PID執(zhí)行間隔就會發(fā)生不同。 以掃描周期為300ms，PID周期設為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使系統(tǒng)產(chǎn)生突發(fā)的溫 度波動，或使溫度無法快速整定。

第二種模式中遇到的問題和*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度的變化根本無法探知。一般常識要保證±2度的控制,系統(tǒng)通常要能檢測到0.2度的變化。另外普通PLC溫度模塊的精度也在±0.5% F.S.，在硫化機中使檢測值與實際值可能發(fā)生1度以上的誤差，無法保證硫化過程的高質(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。