技術(shù)簡(jiǎn)介 根據(jù)多年密煉機(jī)智能改造的經(jīng)驗(yàn),特舉例闡述舊密煉車間的智能化改造方案。
一、現(xiàn)狀 目前,多數(shù)廠家的密煉機(jī)均采用上輔機(jī)控制系統(tǒng)控制混煉過(guò)程,可以保證配料的準(zhǔn)確及混煉控制的簡(jiǎn)單進(jìn)行。但是混煉控制僅僅是傳統(tǒng)的時(shí)間、能量和溫度,工藝的調(diào)整需人工完成,對(duì)于原材料波動(dòng)、環(huán)境等的變化抗干擾能力差,且工藝是否無(wú)從而知!造成膠料門(mén)尼粘度、炭黑分散度的波動(dòng),導(dǎo)致下一道工序成品率下降及產(chǎn)品性能的降低。
二、智能化改造目的 通過(guò)智能化改造,主要有以下幾方面效果: 1、密煉機(jī)全部實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)混煉; 2、所有膠料的質(zhì)量可控制在: a、門(mén)尼粘度全部在±4個(gè)門(mén)尼內(nèi)(90%±3); b、炭黑分散度較原有工藝提高(一般2段混煉在6級(jí)以上); c、煉膠效率提高5%以上; 3、所有混煉過(guò)程的遠(yuǎn)程監(jiān)控,作到混煉信息報(bào)表的無(wú)紙化辦公; 4、由于混煉始終保持在工藝下,質(zhì)量的穩(wěn)定與效率的提高,將會(huì)帶來(lái)大的經(jīng)濟(jì)效益。一臺(tái)270立升密煉機(jī)1年可增加純收入200萬(wàn)元左右;
三、計(jì)算機(jī)控制改造方案 采用瞬時(shí)功率控制法控制排膠點(diǎn),從而縮小混煉膠門(mén)尼粘度波動(dòng),提高混煉膠質(zhì)量,門(mén)尼粘度可以控制在±4范圍內(nèi)(90%±3)。經(jīng)過(guò)優(yōu)化工藝,炭黑分散度可以比原有指標(biāo)提高1級(jí)以上。本系統(tǒng)可將膠料整個(gè)混煉過(guò)程的瞬時(shí)功率曲線及有關(guān)參數(shù)記錄下來(lái),從而可以分析混煉膠的各種性能,及在線預(yù)測(cè)混煉膠的塑性(粘度)值。 以2臺(tái)270、4臺(tái)140密煉車間為例,改造方案硬件方框圖如下所示: 遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī) (新增) 1#270密煉機(jī)智能控制計(jì)算機(jī) ?。ㄐ略觯?2#270密煉機(jī)智能控制計(jì)算機(jī) ?。ㄐ略觯?140密煉機(jī)群控計(jì)算機(jī) ?。ㄐ略觯? 1#270密煉機(jī)上輔機(jī)控制PLC ?。ǜ脑欤? 2#270密煉機(jī)上輔機(jī)控制PLC ?。ǜ脑欤?1#140密煉機(jī)PLC控制柜 ?。ㄐ略觯?4#140密煉機(jī)PLC制柜 (新增) 智能化改造示意圖: 整個(gè)改造方案可分為5個(gè)系統(tǒng),系統(tǒng)配置如下表: 四、系統(tǒng)功能 1、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng) ◆ 實(shí)時(shí)顯示各機(jī)臺(tái)混煉過(guò)程中的工作曲線; ◆ 具有遠(yuǎn)程控制能力,可向下位機(jī)發(fā)送計(jì)劃、配方文件; ◆ 對(duì)混煉工藝參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化,提供優(yōu)化結(jié)果以供參考; ◆ 對(duì)各機(jī)臺(tái)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、打印等; ◆ 考慮到管理的方便,以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,專門(mén)在生產(chǎn)計(jì)劃編輯和配方管理中設(shè)計(jì)了發(fā)送當(dāng)前計(jì)劃文件或配方文件到下位機(jī)的功能。這樣管理員在管理部門(mén)通過(guò)上位機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),如果發(fā)現(xiàn)有生產(chǎn)異常的情形,可隨時(shí)調(diào)整修改計(jì)劃和工藝規(guī)程,馬上發(fā)送到下位機(jī),終止不合理的工作狀況。當(dāng)然,也可制定新的計(jì)劃和配方,直接送到下位機(jī)系統(tǒng)。 2、密煉機(jī)智能控制系統(tǒng) 采用瞬時(shí)功率控制法控制排膠點(diǎn),從而縮小混煉膠門(mén)尼粘度波動(dòng),提高混煉膠質(zhì)量,門(mén)尼粘度可以99%控制在±4范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)優(yōu)化工藝,炭黑分散度可以比原有指標(biāo)提高1級(jí)以上。本系統(tǒng)可將膠料整個(gè)混煉過(guò)程的瞬時(shí)功率曲線及有關(guān)參數(shù)記錄下來(lái),從而可以分析混煉膠的各種性能,及在線預(yù)測(cè)混煉膠的塑性(粘度)值、分散值指標(biāo)。 豐富的密煉機(jī)混煉信息顯示??娠@示瞬時(shí)功率、溫度二種曲線,及班組、操作員、生產(chǎn)時(shí)間、膠料品種、生產(chǎn)間隔時(shí)間、手動(dòng)自動(dòng)狀態(tài)、當(dāng)前動(dòng)作執(zhí)行種類、及全自動(dòng)故障類型; ★ 在線預(yù)測(cè)功能??蛇x擇兩種不同的建模方法建立膠料粘度、炭黑分散的數(shù)學(xué)模型每車膠結(jié)束時(shí)可預(yù)測(cè)出該車膠料的塑性(粘度)值、分散值; ★ 除傳統(tǒng)的溫度、能量、時(shí)間控制外,增加了瞬時(shí)功率、粘度控制、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的控制; ★ 真正的多任務(wù)功能。在混煉監(jiān)控的同時(shí),可修改生產(chǎn)計(jì)劃、控制參數(shù),及查詢數(shù)據(jù),及操作其他計(jì)劃任務(wù); ★ 控制過(guò)程的模糊設(shè)定,避免了傳統(tǒng)控制由于等待回答信號(hào),導(dǎo)致控制系統(tǒng)死循環(huán)和混煉時(shí)間過(guò)長(zhǎng); ★ 控制對(duì)象全面開(kāi)放。用戶可隨膠料品種及實(shí)際生產(chǎn)情況,任意定義混煉過(guò)程中的控制對(duì)象; ★ 即時(shí)選擇打印曲線、查詢打印報(bào)表、配方打印功能; ★ 可查詢某車料的混煉過(guò)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(jìn)行查詢。查詢結(jié)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(dòng)狀況報(bào)表,并以報(bào)表形式打??; ★ 生產(chǎn)報(bào)表、工藝報(bào)表生成功能,可產(chǎn)生任意班組、任意時(shí)間段、任意一種配方的生產(chǎn)報(bào)表及工藝報(bào)表。 五、項(xiàng)目實(shí)施時(shí)間 采用間歇式調(diào)試方式,每天占用機(jī)臺(tái)時(shí)間3個(gè)小時(shí)。項(xiàng)目從設(shè)備進(jìn)廠算起45天內(nèi)結(jié)束,占用機(jī)臺(tái)總時(shí)間小于200個(gè)小時(shí)。
六、其它說(shuō)明 專業(yè)從事“智能型上輔機(jī)”的生產(chǎn)、安裝、服務(wù)?!爸悄苄蜕陷o機(jī)”融合了炭黑輸送、精確配料及智能控制技術(shù),不但具有上輔機(jī)的配料控制(炭黑、油、生膠)功能,還具有“密煉機(jī)智能控制”功能?!?BR>
附:密煉機(jī)智能控制技術(shù) 橡膠混煉是橡膠加工過(guò)程中的重要過(guò)程,對(duì)混煉膠質(zhì)量好壞具有決定作用。由于密煉機(jī)明顯的性,橡膠工業(yè)絕大部分混煉膠都采用密煉機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)。橡膠混煉過(guò)程影響因素很多,原材料波動(dòng)、混煉時(shí)間、混煉溫度、上頂栓壓力等都對(duì)混煉膠質(zhì)量產(chǎn)生影響,長(zhǎng)期以來(lái)工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)于混煉過(guò)程的控制都采取經(jīng)驗(yàn)加技藝的控制方法,采用時(shí)間、溫度控制法,70年代后開(kāi)始使用能量控制法。時(shí)間控制法設(shè)備投入少,使用方便,但抗干擾能力差,混煉質(zhì)量波動(dòng)大;溫度控制法對(duì)冷卻水溫度;能量控制法對(duì)生膠粘度變化的抗干擾能力都較小,這樣就給實(shí)際的混煉過(guò)程控制帶來(lái)了很大困難。 混煉膠質(zhì)量好壞可以通過(guò)炭黑分散度和門(mén)尼粘度等指標(biāo)反映。炭黑分散的好壞直接影響硫化后膠料物理機(jī)械性能;門(mén)尼粘度的大小對(duì)橡膠加工后工序——擠出和壓延有很大影響。門(mén)尼粘度波動(dòng)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(nèi)的幾種控制方法采用的控制參數(shù)均為間接參數(shù),對(duì)部分干擾因素的調(diào)節(jié)能力總是有限的。 經(jīng)過(guò)多年的理論研究,將橡膠混煉理論和密煉機(jī)流變理論相結(jié)合,我們提出了密煉機(jī)橡膠混煉瞬時(shí)功率控制法。通過(guò)試驗(yàn)證實(shí)了在混煉過(guò)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(zhuǎn)子扭矩成正比,與瞬時(shí)功率成正比的結(jié)果是正確的。認(rèn)為混煉過(guò)程能否順利進(jìn)行,主要取決于密煉室中物料的粘度。瞬時(shí)功率控制法的實(shí)質(zhì)就是粘度的控制,它可以按預(yù)定的粘度排膠,從而大大提高了混煉膠質(zhì)量及均一性。由于直接對(duì)粘度進(jìn)行控制,因此抗干擾能力強(qiáng),減少了混煉膠門(mén)尼粘度波動(dòng),從而使后加工工序——擠出和壓延制品控制難度大大降低。
實(shí)施效果: a、門(mén)尼粘度波動(dòng)全部在±4個(gè)門(mén)尼內(nèi)(90%±3); b、炭黑分散度較原有工藝提高(一般2段混煉在6級(jí)以上); c、煉膠效率提高5%以上。
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