1 引言

隨著汽車工業的飛速發展，人們對輪胎的各項性能要求越來越高，這極大地促進了輪胎模制造技術的發展。過去輪胎模具表面花紋簡單，而現在輪胎模具表面有許多形狀相同的或不相同的單元凸塊按一定的規律排列的花紋，由于輪胎模具上的花紋精度和質量將直接影響輪胎的質量和性能，因此在電火花成型機上加工輪胎模具時，為制造這些排列有規律的花紋，就必須對模具進行精確分度。

2 工藝要求

該輪胎模電火花成型機可以生產輪胎模內徑為500mm～1200mm，等分數為2～500朵花紋的各種輪胎模，工作臺回轉精度不小于0.017°。在對中模式(調整模具圓心與工作臺圓心重合)時，工作臺回轉速度為 0～0.5rpm;在手動調整模式時，工作臺回轉速度為0～0.5rpm;在自動加工模式時，工作臺回轉速度為0～0.25rpm。所有工作參數均可以從人機操作界面中調整和設定。

3 自動分度系統、硬件配置及軟硬件設計

3.1 自動分度系統
在保證達到測試要求的前提下，盡可能選擇性價比高、運行可靠、開發周期短的方案。綜合考慮后，采用觸摸屏作為上位機、PLC作為下位機的設計方案。利用RS-232串口通訊完成數據傳輸。系統框圖如圖1所示:

觸摸屏是專門面向PLC應用的，它不同于一些簡單的儀表式或其它的一些簡單控制PLC的設備，它功能強大，使用方便，抗干擾能力強，非常適合現代化工業越來越龐大的工作量及功能的需求，它日益成為現代化工業必不可少的設備之一。下位機可編程控制器具有擴展方便、控制簡單、抗干擾能力強、價格低廉等優點;PLC作為下位機完成分度控制、加工控制和采集編碼器反饋的數據等功能。
3.2 控制系統的硬件配置
根據性能要求，從經濟角度出發，選擇主要器件:
(1) 觸摸屏采用EASYVIEW的MT508S。該系列人機界面除了擁有一般人機界面的功能外，還提供了許多特有的功能:
a) 可以同時開啟6個彈出窗口。
b) 可以擁有和Windows95/98一樣的任務欄和快選窗口。
c) 采用強大的32位RISC處理器(Intel的StrongARM), 使MT508擁有更快的處理速度。
(2) 旋轉編碼器采用日本NEMICON公司精度為5400P/R產品，它將工作臺的位置信號反饋給PLC，再由PLC進行數據處理后，控制步進電機動作，從而達到精確控制工作臺位置的目的。
(3) PLC采用永宏公司的FB系列的FBE-20MC。采用該系列PLC主要有兩個原因:a)采用硬件電路構成的硬件高速計數器(HHSC)，最高計數頻率20kHz，而且是32位的高速計數器。B)PLC的計數器自帶4倍頻電路，對編碼器信號進行4細分，提高系統精度。

采用一組硬件高速計數器對編碼器的反饋脈沖進行計數。FB-PLC的每組硬件高速計數器都有8種計數模式可供選擇，我們選用了MD7，即輸入信號為兩路相位相差90°的脈沖信號，對兩路信號的上升沿和下降沿分別計數，這樣高速計數器就計數4個脈沖，如圖2所示。原來編碼器反饋的信號的精度為360°÷5400=0.067°，這顯然達不到要求，但經過后繼電路進行電平轉換和PLC的4倍頻電路細分后，在不增加任何硬件的前提下使編碼器的分辨率提高到360°÷5400÷4=0.017°。在分度控制系統中，我們將編碼器反饋的脈沖數與PLC計算出的目標脈沖數進行比較，如果反饋值小于或大于目標值，則說明工作臺還沒有到達目標位置，如果兩值相等，則說明工作臺已達到目標位置。用這種方法實現工作臺位置的閉環控制。
(4) FBE-20MC是控制系統的核心器件，其輸入輸出信號分配如圖3所示:

3.3 PLC程序流程圖
PLC程序流程圖如圖4所示:

4 控制系統合理性和可靠性設計

本輪胎模電火花加工儀雖然測控對象數量不多,機械結構也并不復雜，但工作臺體積大，轉動慣量大，電火花加工時干擾很大。要讓它能夠高精度、高可靠性地完的控制任務,同時為了能給操作人員帶來方便 ,我們作了如下考慮:
(1) 機械部分的合理設計
機械部分是控制系統的被控對象,是決定控制系統能否可靠工作的前提。我們采用了有合適過盈配合的蝸輪蝸桿傳動結構，為工作臺高回轉精度和自鎖提供了條件。
(2) 良好的人機界面
觸摸屏構成人機界面從畫面、提示語句、色彩等方面給人以輕松、醒目的感覺;各控制畫面的設計是以各控制功能集中為原則,操作簡便;觸摸屏上顯示出各種設定參數和系統運行狀態，操作人員易于了解系統工作狀況，操作也方便。
(3) 系統的抗干擾措施
該分度系統的控制器是選用高可靠性的PLC和傳感器，從設備上保證了系統的可靠性;各控制柜在電路上完全隔離，各控制柜內模擬電路和數字電路也采取了分離屏蔽措施，尤其是電火花加工設備發出的電磁干擾;各控制柜也有良好的通風和散熱措施。

5結束語
本文所述的輪胎模電火花加工儀的分度系統從2002年8月起已經應用于多套設備中，配備有本分度系統的電火花加工儀,在試運行期間和正常工作時，無論模具大小、輕重，分度系統都能控制工作臺精確分度，用戶反應效果非常理想，已經帶來了很大的經濟效益。