密煉機智能型計算機控制系統

技術簡介
　　
　　根據多年密煉機智能改造的經驗，特舉例闡述舊密煉車間的智能化改造方案。
　　

一、現狀

　　 目前，多數廠家的密煉機均采用上輔機控制系統控制混煉過程，可以保證配料的準確及混煉控制的簡單進行。但是混煉控制僅僅是傳統的時間、能量和溫度，工藝的調整需人工完成，對于原材料波動、環境等的變化抗力差，且工藝是否無從而知！造成膠料門尼粘度、炭黑分散度的波動，導致下一道工序成品率下降及產品性能的降低。
　　

二、智能化改造目的

　　通過智能化改造，主要有以下幾方面效果：
　　1、密煉機全部實現全自動混煉；
　　2、所有膠料的質量可控制在：
　　a、門尼粘度全部在±4個門尼內（90%±3）；
　　b、炭黑分散度較原有工藝提高（一般2段混煉在6級以上）；
　　c、煉膠效率提高5%以上；
　　3、所有混煉過程的遠程監控，作到混煉信息報表的無紙化辦公；
　　4、由于混煉始終保持在工藝下，質量的穩定與效率的提高，將會帶來大的經濟效益。一臺270立升密煉機1年可增加純收入200萬元左右；
　　

三、計算機控制改造方案

　　 采用瞬時功率控制法控制排膠點，從而縮小混煉膠門尼粘度波動，提高混煉膠質量，門尼粘度可以控制在±4范圍內（90%±3）。經過優化工藝，炭黑分散度可以比原有指標提高1級以上。本系統可將膠料整個混煉過程的瞬時功率曲線及有關參數記錄下來，從而可以分析混煉膠的各種性能，及在線預測混煉膠的塑性（粘度）值。
　　
　　以2臺270、4臺140密煉車間為例，改造方案硬件方框圖如下所示：
　　
　　遠程監控計算機
　　（新增）
　　1#270密煉機智能控制計算機
　　（新增） 2#270密煉機智能控制計算機
　　（新增） 140密煉機群控計算機
　　（新增）
　　1#270密煉機上輔機控制PLC
　　（改造）
　　2#270密煉機上輔機控制PLC
　　（改造） 1#140密煉機PLC控制柜
　　（新增） 4#140密煉機PLC制柜
　　（新增）
　　
　　智能化改造示意圖：

整個改造方案可分為5個系統，系統配置如下表：

四、系統功能

　　1、遠程監控系統
　　◆ 實時顯示各機臺混煉過程中的工作曲線；
　　◆ 具有遠程控制能力，可向下位機發送計劃、配方文件；
　　◆ 對混煉工藝參數進行自動優化，提供優化結果以供參考；
　　◆ 對各機臺歷史數據進行查詢、統計、打印等；
　　◆ 考慮到管理的方便，以實現遠程控制，專門在生產計劃編輯和配方管理中設計了發送當前計劃文件或配方文件到下位機的功能。這樣管理員在管理部門通過上位機的實時監測，如果發現有生產異常的情形，可隨時調整修改計劃和工藝規程，馬上發送到下位機，終止不合理的工作狀況。當然，也可制定新的計劃和配方，直接送到下位機系統。

2、密煉機智能控制系統
　　 采用瞬時功率控制法控制排膠點，從而縮小混煉膠門尼粘度波動，提高混煉膠質量，門尼粘度可以99%控制在±4范圍內。經過優化工藝，炭黑分散度可以比原有指標提高1級以上。本系統可將膠料整個混煉過程的瞬時功率曲線及有關參數記錄下來，從而可以分析混煉膠的各種性能，及在線預測混煉膠的塑性（粘度）值、分散值指標。
　　 豐富的密煉機混煉信息顯示。可顯示瞬時功率、溫度二種曲線，及班組、操作員、生產時間、膠料品種、生產間隔時間、手動自動狀態、當前動作執行種類、及全自動故障類型；

　　★ 在線預測功能。可選擇兩種不同的建模方法建立膠料粘度、炭黑分散的數學模型每車膠結束時可預測出該車膠料的塑性（粘度）值、分散值；
　　★ 除傳統的溫度、能量、時間控制外，增加了瞬時功率、粘度控制、轉子轉動圈數的控制；
　　★ 真正的多任務功能。在混煉監控的同時，可修改生產計劃、控制參數，及查詢數據，及操作其他計劃任務；
　　★ 控制過程的模糊設定，避免了傳統控制由于等待回答信號，導致控制系統死循環和混煉時間過長；
　　★ 控制對象全面開放。用戶可隨膠料品種及實際生產情況，任意定義混煉過程中的控制對象；
　　★ 即時選擇打印曲線、查詢打印報表、配方打印功能；
　　★ 可查詢某車料的混煉過程曲線、油料秤量信息、膠料秤量信息及一批小粉料秤量信息；
　　★ 可按批次為檢索單位進行查詢。查詢結果為同一班組的同批次物料稱量情況。查詢后還可查看稱量波動狀況報表，并以報表形式打印；
　　★ 生產報表、工藝報表生成功能，可產生任意班組、任意時間段、任意一種配方的生產報表及工藝報表。

五、項目實施時間

　　 采用間歇式調試方式，每天占用機臺時間3個小時。項目從設備進廠算起45天內結束，占用機臺總時間小于200個小時。
　　

六、其它說明

　　專業從事“智能型上輔機”的生產、安裝、服務。“智能型上輔機”融合了炭黑輸送、精確配料及智能控制技術，不但具有上輔機的配料控制（炭黑、油、生膠）功能，還具有“密煉機智能控制”功能。　
　　

附：密煉機智能控制技術

　　 橡膠混煉是橡膠加工過程中*的重要過程，對混煉膠質量好壞具有決定作用。由于密煉機明顯的*性，橡膠工業絕大部分混煉膠都采用密煉機進行生產。橡膠混煉過程影響因素很多，原材料波動、混煉時間、混煉溫度、上頂栓壓力等都對混煉膠質量產生影響，長期以來工業生產中對于混煉過程的控制都采取經驗加技藝的控制方法，采用時間、溫度控制法，70年代后開始使用能量控制法。時間控制法設備投入少，使用方便，但抗力差，混煉質量波動大；溫度控制法對冷卻水溫度；能量控制法對生膠粘度變化的抗力都較小，這樣就給實際的混煉過程控制帶來了很大困難。
　　 混煉膠質量好壞可以通過炭黑分散度和門尼粘度等指標反映。炭黑分散的好壞直接影響硫化后膠料物理機械性能；門尼粘度的大小對橡膠加工后工序——擠出和壓延有很大影響。門尼粘度波動大，擠出和壓延制品難以控制。究其原因是由于目前包括能量控制法在內的幾種控制方法采用的控制參數均為間接參數，對部分干擾因素的調節能力總是有限的。
　　 經過多年的理論研究，將橡膠混煉理論和密煉機流變理論相結合，我們提出了密煉機橡膠混煉瞬時功率控制法。通過試驗證實了在混煉過程中，投入大量填料前和各種配合劑混入膠料后至排膠前，加工物料的粘度與轉子扭矩成正比，與瞬時功率成正比的結果是正確的。認為混煉過程能否順利進行，主要取決于密煉室中物料的粘度。瞬時功率控制法的實質就是粘度的控制，它可以按預定的粘度排膠，從而大大提高了混煉膠質量及均一性。由于直接對粘度進行控制，因此抗力強，減少了混煉膠門尼粘度波動，從而使后加工工序——擠出和壓延制品控制難度大大降低。

實施效果：
　　a、門尼粘度波動全部在±4個門尼內（90%±3）；
　　b、炭黑分散度較原有工藝提高（一般2段混煉在6級以上）；
　　c、煉膠效率提高5%以上。