一、引言

　　汽车胶管是近年来最受关注的胶管市场，也是最大的胶管市场之一。随着汽车工业的快速发展，对汽车胶管需求量也不断加大，市场潜力巨大。目前国内正在运转的胶管生产线数量较多，由于大多数生产线自动化程度不高，普遍存在生产效率低、成品率低和产品质量波动较大等问题。究其根源多为控制方式单一,对历史数据和过程控制中信息无法有效收集,工艺文件不完备等原因。

　　组态软件是数据采集与过程控制专用软件, 其突出特点是实时多任务。可以实现数据采集与输出、数据处理与算法实现、图形显示及人机对话、实时数据的存储、检索管理、实时通信等多个任务在同一台计算机上运行。力控的开发系统（Draw）是一个集成的开发环境，可以创建工程画面、分析曲线、报表生成，定义变量、编制动作脚本等，同时可以配置各种系统参数等。使用力控组态软件设计汽车胶管上位机控制系统，改善了控制策略，加强了过程控制和历史数据收集，并建立生产参数库,大大提高生产效率和产品质量。

　　二、系统设计

　　胶管生产线工艺流程如下：空气支撑->内胶挤出->针织增强层施工->牵引->张力控制->外胶挤出->测径->牵引->冷却->牵引->涂隔离剂->切断。自动控制系统根据生产流程的需求对全过程都进行监控及系统管理并对现场进行集中控制。

　　系统主要分为两部分：PLC控制系统和组态软件管理系统。PLC控制系统负责对生产线进行实时控制和数据采集，组态软件系统负责完成对生产过程的监视和参数设置，并进行相应的数据分析。

　　PLC控制的设备有牵引设备、挤出设备、温控设备、针织设备、切断设备。牵引设备需控制量牵引速度（m/min），主要操作：启动，停止，升速（微调升），降速（微调降），手动条件下启动或停止自动补偿速度功能，需要测量牵引速度（m/min），驱动器输出电压，驱动器输出电流。挤出设备需控制量挤出速度（r/min），主要操作：启动，停止，升速（微调升），降速（微调降），手动条件下启动或停止自动补偿速度功能，需要测量螺杆转速（m/min），机筒压力（Mpa）驱动器输出电压，驱动器输出电流。温控设备控制量温度（℃），主要操作：各路启动停止，需要测量实际温度，电流。切断设备控制量切断长度（mm），主要操作：长度设定，启动，停止，点动，需要测量切断长度（mm），总根数。针织设备需控制量牵引速度（r/min） 主要操作：启动，停止，升速（微调升），降速（微调降），需要测量转速（r/min），驱动器输出电压，驱动器输出电流。

    PLC控制策略：前牵引机基础速度作为整条生产线的基准速度，其他设备基础速度为基准速度与预设的牵引转速比挤出拉伸比相乘。自动条件下中牵引机经过补偿后的速度作为外胶挤出机的基准速度，外胶挤出机的基础速度为该速度与预设拉伸比相乘。张力补偿为在各自的基础速度上进行有限的控制，控制对象是张力控制器，可补偿的最大幅值为上位机设置。超出范围即发出报警，要求操作人员对速度比重新进行定标。（比如设定张力控制器角度为45度正负20度在此范围内对应的补偿最大量为正负1m/min，超出该范围后即发出报警表示基础的比例设定不合适，应通过手动调节重新定标）。外胶挤出机在其基础速度上可由测径仪进行有限的补偿，补偿最大幅值由上位机预先设定，超出范围即发出报警，要求操作人员重新进行拉伸比定标。

   组态软件管理系统主要分为三部分：生产参数设置、历史查询和系统设置。系统结构设计如图1所示。

    图1 组态软件管理系统结构图

　　生产参数设置：将生产不同胶管所使用的各种温度、压力、转速等参数作为一种配方保存起来，下次再生产同种胶管时，直接调用即可，省去试生产的过程，以提高生产效率。

　　历史查询：完成对生产过程中历史时间各项参数、报警的记录查询功能，并且可以将历史生产参数描绘趋势图进行分析。

　　系统设置：对生产线所有设备、所有监控仪表、及用户的基本设置和管理。

、软件实现

　　根据胶管生产线的工艺要求,操作画面的设计采用主菜单的形式,在每幅画面下面分别有按钮进行切换。画面包括主控画面、生产参数预设画面、生产参数存储与调用、工艺文件管理、PID 控制画面、历史数据的各种查询画面等。

　　主控画面中用来显示各设备实时参数的设计方法：该参数的设定值以蓝色字体显示该设备该参数的实际采集值以绿色字体显示。采集值一旦超过了该变量对应的报警值，系统将产生一次报警，绿色字体变为红色，并伴随系统报警声音提示，采集值恢复到正常范围后红色字体将重新变为绿色。如图2所示，“停止”/“投入”按钮可以控制下面设备的工作与停止，来实现启停控制。

    图2 主控台参数显示及启/停控制

　　通过生产参数预设画面可以对所有设备进行单独调试，得到最佳运行参数，然后将这些参数通过将生产参数添加到数据库的功能，将所有参数存入参数库，等下次正式生产时直接从参数库中调用即可。可以有效提高产品质量和生产效率，如3所示。

　　图3 生产参数添加添加到数据库

　　生产参数存储与调用画面的设计，用户可以通过此画面察看数据库中所有生产参数，将指定产品型号的一套参数置为当前，添加新的参数，对已有参数进行修改，对选定的一套参数执行删除，查找指定产品型号的一套参数，清空数据库，导入已有生产参数库，导出当前的生产参数库等。

　　工艺文件管理的设计，为了更方便的管理所有产品相关的工艺文件（包括材料配方文件、标准要求文件、配套厂家信息文件）而设计的。用户可以有效对被管理文件执行的添加、修改、删除、清空数据库、导入数据库、导出数据库及通过鼠标选择文件自动打开等功能。

　　曲线查询画面的设计，通过该画面可以察看到内胶挤出机各段温度、外胶挤出机各段温度、内胶压力、外胶压力、胶管径直、系统基准速度等实时趋势图；以时间为查询条件查询某段历史时间的趋势图；可以将某段时间的历史数据导出为CSV文件；可以执行打印，包括打印整个屏幕或者对某个图进行分图打印。用复选按钮，由用户根据需要选择要察看趋势图。

　　四、结束语

　　本系统已经投入使用，具有良好的灵活性、可操作性和稳定性，有效地提高了生产效率，并保证了产品质量，收到预期效果。