密炼机智能型计算机控制系统

技术简介
　　
　　根据多年密炼机智能改造的经验，特举例阐述旧密炼车间的智能化改造方案。
　　

一、现状

　　 目前，多数厂家的密炼机均采用上辅机控制系统控制混炼过程，可以保证配料的准确及混炼控制的简单进行。但是混炼控制仅仅是传统的时间、能量和温度，工艺的调整需人工完成，对于原材料波动、环境等的变化抗力差，且工艺是否无从而知！造成胶料门尼粘度、炭黑分散度的波动，导致下一道工序成品率下降及产品性能的降低。
　　

二、智能化改造目的

　　通过智能化改造，主要有以下几方面效果：
　　1、密炼机全部实现全自动混炼；
　　2、所有胶料的质量可控制在：
　　a、门尼粘度全部在±4个门尼内（90%±3）；
　　b、炭黑分散度较原有工艺提高（一般2段混炼在6级以上）；
　　c、炼胶效率提高5%以上；
　　3、所有混炼过程的远程监控，作到混炼信息报表的无纸化办公；
　　4、由于混炼始终保持在工艺下，质量的稳定与效率的提高，将会带来大的经济效益。一台270立升密炼机1年可增加纯收入200万元左右；
　　

三、计算机控制改造方案

　　 采用瞬时功率控制法控制排胶点，从而缩小混炼胶门尼粘度波动，提高混炼胶质量，门尼粘度可以控制在±4范围内（90%±3）。经过优化工艺，炭黑分散度可以比原有指标提高1级以上。本系统可将胶料整个混炼过程的瞬时功率曲线及有关参数记录下来，从而可以分析混炼胶的各种性能，及在线预测混炼胶的塑性（粘度）值。
　　
　　以2台270、4台140密炼车间为例，改造方案硬件方框图如下所示：
　　
　　远程监控计算机
　　（新增）
　　1#270密炼机智能控制计算机
　　（新增） 2#270密炼机智能控制计算机
　　（新增） 140密炼机群控计算机
　　（新增）
　　1#270密炼机上辅机控制PLC
　　（改造）
　　2#270密炼机上辅机控制PLC
　　（改造） 1#140密炼机PLC控制柜
　　（新增） 4#140密炼机PLC制柜
　　（新增）
　　
　　智能化改造示意图：

整个改造方案可分为5个系统，系统配置如下表：

四、系统功能

　　1、远程监控系统
　　◆ 实时显示各机台混炼过程中的工作曲线；
　　◆ 具有远程控制能力，可向下位机发送计划、配方文件；
　　◆ 对混炼工艺参数进行自动优化，提供优化结果以供参考；
　　◆ 对各机台历史数据进行查询、统计、打印等；
　　◆ 考虑到管理的方便，以实现远程控制，专门在生产计划编辑和配方管理中设计了发送当前计划文件或配方文件到下位机的功能。这样管理员在管理部门通过上位机的实时监测，如果发现有生产异常的情形，可随时调整修改计划和工艺规程，马上发送到下位机，终止不合理的工作状况。当然，也可制定新的计划和配方，直接送到下位机系统。

2、密炼机智能控制系统
　　 采用瞬时功率控制法控制排胶点，从而缩小混炼胶门尼粘度波动，提高混炼胶质量，门尼粘度可以99%控制在±4范围内。经过优化工艺，炭黑分散度可以比原有指标提高1级以上。本系统可将胶料整个混炼过程的瞬时功率曲线及有关参数记录下来，从而可以分析混炼胶的各种性能，及在线预测混炼胶的塑性（粘度）值、分散值指标。
　　 丰富的密炼机混炼信息显示。可显示瞬时功率、温度二种曲线，及班组、操作员、生产时间、胶料品种、生产间隔时间、手动自动状态、当前动作执行种类、及全自动故障类型；

　　★ 在线预测功能。可选择两种不同的建模方法建立胶料粘度、炭黑分散的数学模型每车胶结束时可预测出该车胶料的塑性（粘度）值、分散值；
　　★ 除传统的温度、能量、时间控制外，增加了瞬时功率、粘度控制、转子转动圈数的控制；
　　★ 真正的多任务功能。在混炼监控的同时，可修改生产计划、控制参数，及查询数据，及操作其他计划任务；
　　★ 控制过程的模糊设定，避免了传统控制由于等待回答信号，导致控制系统死循环和混炼时间过长；
　　★ 控制对象全面开放。用户可随胶料品种及实际生产情况，任意定义混炼过程中的控制对象；
　　★ 即时选择打印曲线、查询打印报表、配方打印功能；
　　★ 可查询某车料的混炼过程曲线、油料秤量信息、胶料秤量信息及一批小粉料秤量信息；
　　★ 可按批次为检索单位进行查询。查询结果为同一班组的同批次物料称量情况。查询后还可查看称量波动状况报表，并以报表形式打印；
　　★ 生产报表、工艺报表生成功能，可产生任意班组、任意时间段、任意一种配方的生产报表及工艺报表。

五、项目实施时间

　　 采用间歇式调试方式，每天占用机台时间3个小时。项目从设备进厂算起45天内结束，占用机台总时间小于200个小时。
　　

六、其它说明

　　专业从事“智能型上辅机”的生产、安装、服务。“智能型上辅机”融合了炭黑输送、精确配料及智能控制技术，不但具有上辅机的配料控制（炭黑、油、生胶）功能，还具有“密炼机智能控制”功能。　
　　

附：密炼机智能控制技术

　　 橡胶混炼是橡胶加工过程中*的重要过程，对混炼胶质量好坏具有决定作用。由于密炼机明显的优越性，橡胶工业绝大部分混炼胶都采用密炼机进行生产。橡胶混炼过程影响因素很多，原材料波动、混炼时间、混炼温度、上顶栓压力等都对混炼胶质量产生影响，长期以来工业生产中对于混炼过程的控制都采取经验加技艺的控制方法，采用时间、温度控制法，70年代后开始使用能量控制法。时间控制法设备投入少，使用方便，但抗力差，混炼质量波动大；温度控制法对冷却水温度；能量控制法对生胶粘度变化的抗力都较小，这样就给实际的混炼过程控制带来了很大困难。
　　 混炼胶质量好坏可以通过炭黑分散度和门尼粘度等指标反映。炭黑分散的好坏直接影响硫化后胶料物理机械性能；门尼粘度的大小对橡胶加工后工序——挤出和压延有很大影响。门尼粘度波动大，挤出和压延制品难以控制。究其原因是由于目前包括能量控制法在内的几种控制方法采用的控制参数均为间接参数，对部分干扰因素的调节能力总是有限的。
　　 经过多年的理论研究，将橡胶混炼理论和密炼机流变理论相结合，我们提出了密炼机橡胶混炼瞬时功率控制法。通过试验证实了在混炼过程中，投入大量填料前和各种配合剂混入胶料后至排胶前，加工物料的粘度与转子扭矩成正比，与瞬时功率成正比的结果是正确的。认为混炼过程能否顺利进行，主要取决于密炼室中物料的粘度。瞬时功率控制法的实质就是粘度的控制，它可以按预定的粘度排胶，从而大大提高了混炼胶质量及均一性。由于直接对粘度进行控制，因此抗力强，减少了混炼胶门尼粘度波动，从而使后加工工序——挤出和压延制品控制难度大大降低。

实施效果：
　　a、门尼粘度波动全部在±4个门尼内（90%±3）；
　　b、炭黑分散度较原有工艺提高（一般2段混炼在6级以上）；
　　c、炼胶效率提高5%以上。