近年来，随着新技术、新工艺的不断应用，尤其是在控制技术飞速发展的推动下，橡胶行业作为一个传统的制造业，发生了前所未有的技术革命。与此同时，面对日益激烈的市场竞争，生产企业对橡胶机械自动化水平的需求也越来越高，生产设备的自动化应用技术在企业生产管理中的作用愈来愈重要，不仅可以大大提高生产效率，保障产品的均一性和精确性，而且随着企业资源管理信息化技术广泛的推广应用，无论是ERP还是MES等信息化技术，都需要功能强大的自动化控制系统的支持。
自动化控制领域的高新技术进步为橡胶机械生产制造企业提供了充分的技术支持，使得提高产品自动化水平和技术性能含量成为可能，而全球化橡胶市场的蓬勃发展也为自动化技术提供了广阔的应用空间。下面就国内外橡胶机械行业自控技术的发展进行分析和探讨，进而为橡胶行业的技术进步提供一些思路。
橡胶机械自动化控制水平的提高与其他领域的技术发展是一致的，通过自动化控制系统的发展历史，我们可以发现，设备数据的采集、传输、分析和处理，始终是自控技术发展的主题，目前，具备以下几个方面的发展趋势。
1 橡胶机械自动化需求越来越重要
从橡胶机械的发展历史可以看出自控技术所起的重要作用，当越来越多的自动化设备取代了手工生产设备时，不仅劳动强度大大降低，生产效率得以极大提高。而且由于减少了人为因素，提高了产品生产的稳定性和均一性，从而使产品质量得到充分保证。随着橡胶行业的快速发展，由于行业本身具有的规模效应，生产规模正在逐步扩大，特别是对产品质量的要求与日俱增，橡胶生产企业对机械设备自动化程度的要求和依赖性就会越来越高。
由于大家普遍认识到橡胶机械的自动化水平对手企业生产能力和产品质量的保障非常重要，橡胶生产企业的客户在考察企业的生产能力时，往往把生产设备的自动化程度作为一项重要指标来考核。与此同时，为应对在橡胶市场普遍采用的“召回”制度，橡胶生产企业主要依靠通过提高生产设备的自动化水平，加强企业的信息化管理，建立完善的生产数据追溯体系，从而达到提高自我保护能力的目的。2 自动化控制系统向智能化发展
人工智能化自控技术的发展是通过新型控制模块和先进控制软件技术的开发应用而展开的，如在成型机及其他关键橡胶机械设备中选用的Control logical 5000、Siemens S7-400系统允许热插拔技术的硬件模块，使系统调试，特别是维护更加方便，采用冗余功能的热水除氧站控制系统，使设备运行的可靠性和安全性更高，而通过软硬件的故障诊断和容错技术的应用，提高了设备的可靠性。
现代控制理论的先进控制软件开发技术，如预估控制技术、模糊控制、模式识别技术在智能炼胶软件的成功应用将博智能炼胶技术发生巨大的变化。总之，人工智能化技术的应用为自动化产品应用带来新的发展空间。
3 数字化自控系统的应用越来越普及
数字化技术是以数字电子计算机硬软件、周边设备、协议和网络为基础的信息离散化表述、定量、感知、传递、存贮、处理、控制、联网的集成技术，数字化技术已经成为自动控制系统技术发展的主要推动力。
数字应用技术具有抗干扰强、精度高、传输速度快、传输距离远等特点，极大地提高了信号转换的精度和可靠性，减少了模拟信号传输过程中的信号衰减和信号干扰等问题，通过网络通信技术、嵌入式系统技术的发展，以及大规模集成电路的普遍应用，加之用户对先进控制功能与管理功能需求的提升，为构建统一的自动化系统网络平台创造了必要的条件。
数字化的传感器、仪表、控制器在橡胶机械行业将越来越普及，新型的数字式称重传感器的开发将使配料系统中的传统称重方式产生新的变革，而在除氧系统中采用的各种数字式过程控制仪表和传感器的应用也将提升除氧装置的控制与管理功能。
4 以信息网络技术解决“自动化孤岛”问题
早期的控制系统采用的是集中控制方式，现场控制设备都是模拟信号，信号传输速度慢、抗干扰能力差、传输距离短，后来为解决这些问题，采用了一部分数字信号，提高了系统的抗干扰性能。
在集中控制方式的基础上，产生和发展了集散式控制系统(Distributed Control System，DCS)，由多个可编程逻辑控制器(PLC)和计算机按照“集中管理、分散控制”的概念层级构成，实现了控制室与DCS从站或PLC从站之间的网络通讯，但现场的控制设备，如传感器和执行器等，信号传输过程中的数据量和传输速度都不够理想，而且干扰问题仍然很突出，而且各种接口和协议互不兼容，系统的维护和扩展非常困难。
现阶段，随着IEC技术标准的制定和推广应用，在智能设备之间使用基于开放标准的现场总线技术构建的自动化网络系统日渐成熟，设备的智能化程度越来越高，通过标准的现场总线通讯接口，将现场的I/O设备、变频器、传感器和变送器可以直接连接到总线上，应用网络透明技术，大大提高了现场信息的采集和传输能力，而通过网络冗余技术，增强了系统的可靠性，这种系统改变了传统的控制方式，性能上有了非常大的进步，设备的运行状态可以及时准确地采集并处理后传输到管理层网络，使设备控制和生产管理融为一体。
如图1(略)所示，开放的现场总线技术应用，构成了一个强大的工业控制网络，改变了传统单一的自动化控制系统的控制方式，向企业生产设备的整体解决方案目标迈进，将设备控制和生产管理融为一体，使得整个车间或者全厂生产信息的统一采集和处理成为可能。“透明工厂”或者“全集成自动化”等控制技术，作为自控技术的发展潮流，正在改变着各行各业的自动化控制方式，也将促使橡胶机械的自动化控制系统发生巨大变革。工业以太网和现场总线相互结合，如Ethernet/IP与ControlNet和DeviceNet、Cc-Link、Profibus与Profinet、Modbus TCP/IP和CAN总线等，在橡胶机械行业会有非常好的应用前景。
5 系统的安全设计得到高度重视
现今社会对安全生产的要求越来越高，特别是国际上的安全标准，如欧盟的CE认证和美国的UL认证，都对机电设备的安全性提出了很高要求，而且是作为市场准入的强制标准。图2(略)所示为欧盟关于安全风险评估的技术标准EN954-1，用于确定设备的安全等级和安全技术要求。
除了通过结构设计来消除危险的隐患，自动控制系统也是保障系统安全运行的一个重要方面。安全要求虽然增大了系统的复杂性和系统成本，但是可以有效地保证人身安全、设备安全和生产安全，安全性已经成为系统设计的一个基本要素，今后对软件和硬件方面的安全要求会越来越高。
通过操作者识别和权限设置保证操作的安全性，以及用于防止由于某个外部信号的干扰造成的安全风险的程序设计，这些都是系统软件开发的安全性能要求。
系统硬件安全性设计主要包括安全输入和控制回路，安全输入信号的要求是利于安全控制系统的故障检测，如图3(略)所示，包括急停按钮、光栅、安全门、安全地毯和安全缓冲器、双手按钮等。控制回路根据设备安全风险评估，确定安全等级，可以由安全继电器、安全可编程控制器和安全总线构成，要求具有自监视、冗余和反馈等安全功能。通过安全控制回路的设计，采用安全器件和安全措施，现场设备选用安全等级电压，并且将不同电压等级的回路进行有效隔离，当系统出现异常时可以有效地切断负载等措施来提高系统的安全性能。
进口橡胶机械的安全性相对完备，而国内的设备制造企业在这方面起步晚，但是这几年进步很快，如青岛软控的配料系统和在线检测系统已经通过了CE认证，并且成功进入欧洲市场。自控系统软、硬件冗余技术应用是提高系统安全性的重要措施，将是今后橡胶机械行业自动化控制系统开发安全性保障的主要发展方向。
6 轻量化成为自控系统的发展趋势
由于采用紧凑设计方式，使得硬件向小型化方向发展，各控制器件外形都非常小巧，损耗越来越低，而性能却越来越高。触摸屏等人机界面工具使操作台变得简洁明了，而且可以增加信息量。
近年来，以太网、互联网等网络架构已越来越广泛地应用于工业自动化领域，取代传统的串口通信成为自动化系统通信的主流。无线局域网技术在工业控制中的应用，帮助用户实现移动设备与固定网络的通讯或移动设备之间的通讯，作为信息系统内管理收集数据的工具，它适用于各种工业环境，即使在极恶劣的情况下也能够保证网络的可靠性和安全性，如图4(略)所示的信息技术正在改变着我们传统的工作方式。在设备层则将现场感应器、检测器、PLC、读卡器或其他设备，互相连接形成一个无线传感器控制网络。无线网通信协议可采用IEEE802.3来实现点对点传输方式或采用IEEE802.11实现一点对多点传输方式，也可以在普通局域网基础上通过无线Hub、无线接入站、无线网桥、无线Modem及无线网卡等来实现。
无线传送技术的快速发展，无线条码扫描仪等便携设备得到广泛应用，操作更加灵活。很多新型模块，如通过红外接口可以实现无线通讯的模块，使用便携式电脑调试可以变得更加方便，采用开放标准协议的模块可以通过网络向用户提供设备运行状况的电子邮件或者手机短信，使管理者更加及时、准确和方便地了解设备的情况。
7 光电等非接触检测手段与视频等先进技术将得到广泛应用
非接触测量是以光电、电磁等技术为基础，在不接触被测物体表面的情况下，得到物体参数信息的测量方法。光电等非接触检测手段的应用，可以解决直接测量造成的传感器安装困难，减少由于直接接触被测物导致传感器探头磨损造成的隐患。
光电传感器是采用光电元件作为检测元件，首先把被测量的变化转变为信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。光电传感器一般由光源、光学通路和光电元件三部分组成。光电检测方法具有精度高、反应快、非接触等优点，而且可测参数多，传感器的结构简单，形式灵活多样，体积小。目前，在橡胶机械行业内应用广泛，如雷达料位计、微波料位计等用于物位测量中，全息照相技术、X光技术在轮胎检测设备中的应用，而成型机、裁断机等设备也采用光电开关、光纤开关和应用CCD技术的检测元器件来实现物料检测以及设备的纠偏功能。
实时摄像记录可以准确了解设备状态和生产过程情况，可以得到整个车间乃至整个企业全面的视频信息，随着千兆以太网技术的成熟，多摄像头集成，对每个摄像设备独立频段，最优调度网络资源，优化通讯效率，自动化平台可随时获取图像，控制云台，进行图像记录。大屏幕技术和投影技术使得操作环境更加人性化，所有信息同步显示使管理人员对整个生产过程有了全面和精准的掌握。对危险的或者恶劣的环境，如硫化车间和炼胶车间，特别是炭黑解包投料室、密炼机排料口、挤出压片机等位置的实时监控，可以使有关人员及时准确地了解到这些地点的情况。
8 节能型控制设备与手段的应用已成为必然
橡胶行业是一个能源消耗大户，无论是从创建节约型社会的要求，还是从企业自身的经济效益来讲，节能降耗是企业生产的一个重要目标，而企业的能源消耗主要是在电力设备上。因此，如何有效减少电机等能源消耗就成为企业实现节能降耗的关键。
变频器是运动控制系统中的功率变换器，当今的运动控制系统包含多种学科的技术领域，总的发展趋势是：驱动的交流化，功率变换器的高频化，控制的数字化、智能化和网络化。因此，变频器作为系统的重要功率变换部件，提供可控的高性能变压变频的交流电源而得到迅猛发展。
变频调速器，以其低廉的价格和维护成本，优良的调速性能，很好的节能效果，在橡胶机械中的应用前景非常看好，特别是近年来推出的矢量变频器，以及具有内置逻辑控制功能，可选配I/O卡件和网络通讯模块，以及带有位置回馈的闭环控制功能的智能变频的应用将给橡胶机械的驱动设备带来一次不小的变革。
需要特别指出的是，电力部门从减小线损的角度出发，希望提高供电电压，3 kV已取消，6 kV正在淘汰中，目前正大力推行10 kV。另一方面，随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的性能价格比越来越高，体积越来越小，IGBT、IGCT、SGCT将扮演着主要的角色，SCR、GTO将会退出变频器市场。变频器将朝着大功率、小型化、轻型化的方向发展。更高电压、更大电流的新型电力半导体器件将应用在高压变频器中，这将给如密炼机等大型设备的驱动装置选型提供一个新的思路。
9 以条形码为信息载体，使工厂由单一控制技术向管控一体的整体解决方案转化
条形码是通过图形来表示数字和符号信息，它用来表示标识物本身的信息和流动信息。其特点是符号占用空间小，信息密度较大。能够准确、及时采集在生产、库存、销售过程中的一些物料、成品等库存数据以及业务操作数据，为决策层提供更加准确信息，为计划和决策提供可靠的依据。条形码技术的应用是实现现代化管理的必要手段，其优越性是众所周知的，无论工业领域如何发展+条形码却是实现工业自动化的必由之路。随着国内工业技术的发展，已有不少工厂实现了条形码的销售管理、库存管理和生产过程管理。通过条码应用系统对条码的数据采集和处理，代替了原来人工记录信息的操作，避免了由于重复、繁琐的人工操作所造成的信息错录，同时提高了工作效率，保障了信息采集的准确性与及时性，为ERP决策系统提供了信息保障。条码化管理通过对生产制造业的物流跟踪，满足企业针对物料准备、生产制造、仓储运输-市场销售、售后服务、质量控制等方面的信息管理需求。
自动化是一门综合的应用技术，最初以经典控制理论为基础，开发并应用的是常规控制系统，主要完成设备级的自动控制，要求安全平稳，系统简单独立;随着现代控制理论的发展，特别是进入20世纪90年代后，通过对控制系统进行数字化、智能化、网络化和安全化、轻量化等新技术的改造应用，除了完成设备运行控制功能的基本要求外，还成为了企业生产管理，特别是设备管理的重要工具。
目前，全集成的自动化控制系统平台技术已经比较成熟，如图5(略)所示，通过标准化、模块化的可以灵活组合的软、硬件平台，将生产过程控制系统、制造业执行系统(ManufactureExecute System，MES)和企业资源计划系统(Enterprise Resource Planning，ERP)三者有机地整合起来，由完成单一设备控制功能向整体的解决方案转化，可以获得标准化的可扩展设计，通用的设计开发工具，精简的文档资料和接口，从而降低项目周期费用，减少设备开发、调试工作量，实现统一高效的工程开发，还可以获得更优越的操控性，更低的培训成本和系统维护成本，更方便的使用维护条件，更少的系统升级费用。
这样产生了广义自动化的概念，也就是通过设备的自动化实现企业自动化或者称之为管理自动化，不仅仅完成单一控制任务，而是提供整体解决方案，其目的是了解、收集和掌握设备的状态，对车间或工厂的设备生产运行状况进行分析、处理，提高设备利用率，改善车间或工厂的生产指标，从而在生产自动化的基础上，全面提升企业的综合竞争力。
10 结束语
自控技术水平的提高，为橡胶机械行业创造了新的发展机遇，通过全集成的自动化系统平台，将促使橡胶这一传统的制造业发生巨大的变革，为生产企业提高产品质量和生产效率，实现现代化管理目标提供了必要条件。
