硫化罐群控等效硫化过程的智能温控研究.doc

硫化罐群控等效硫化过程的智能温控研究Temperature control research on vulcanizer group control of equivalent vulcanization摘要：应用范特霍夫理论，研究了等效硫化下温度与时间的区间特性，根据等效硫化温度的 区间特性，利用温控表的三个报警输出来确定硫化罐所处温度区间，调整等效硫化时间，并 与上位机进行实时通讯文中对现行方案少传统方案进行比较，有效降低了成本，并于实践 环节中得到证明关键词：温控表；等效硫化时间；范特霍夫方程Abstract: This paper proposed a plan to apply Vant Hoff Theory and study the interzone properties of temperature and time under Equivalent Vulcani/ation. With the properties of Equivalent Vulcanization temperature, three alarming outputs of the Temperature Controller are used to determine temperature interzone of Vulcanization tank, and Equivalent Vulcanization Time is adjusted. This scheme is put into practice, which proves that it lowers the cost effectively.Keywords: Temperature Control lor; Equivalent Vulcani/ation Time; van，t Hoff equation 1引言本文研究采用三菱PLC及欧姆龙温控表來实现外胎硫化工艺的等效硫化控制。

外胎硫化 是橡胶厂轮胎生产的最后一•个环节，硫化效來将会直接影响到伦胎的产站质量和使用寿命, 特别是在口益激烈得市场环境下，其作用显得更加重要冃前国内大部分生产厂家都是使用 延吋继电器来控制硫化吋IW［，］,由于硫化中所需的蒸汽压力和温度经常有较大的波动，单纯 的按时间计算就口J能会产生过硫或欠硫现彖，直接影响了轮胎的质量和产量因此，设计一种利卅先进计算机控制技术的硫化群控及管理系统，不仅能提高企业的自 动化水平，也能降低硫化罐控制装置的维护成木和硫化工的劳动强度，提高硫化过程中工艺 参数的显示和控制精度，确保轮胎的产品质虽2等效硫化时间的算法设计思想根据硫化理论，硫化橡胶的所有性能都取决于硫化程度，亦即交联程度因此，要在不 同硫化条件卜•获得具有相同物理机械性能的硫化胶，就应使它们获得相同的硫化程度由于 硫化温度和硫化时间是相互制约的两个因素，因此通常采用能反映两者内在联系的等效硫 化时间和等效硫化效应的方法來解决2. 1范特霍夫方程所谓等效硫化时间，是指在不同硫化温度下达到相同硫化效果的时间计算等效硫时间, 可用范特崔夫方程或阿累尼乌斯方程根据范特崔夫方程法则，硫化温度和时间和关系可用 下式表示：TX-T2tJt^K 10式中：5一一温度为T】时的硫化时间;t2——温度为T 2时的硫化时间；K 硫化温度系数。

2. 2硫化强度在此引入硫化强度的概念硫化强度是胶料在一定温度下，单位时间内所能达到的硫化程度，它与硫化温度系数和硫化温度冇关:1一5/ = K I式中：I ——硫经强度；K——硫化温度系数；T——硫化温度，C；To一一规定硫化效应所釆用的温度（一般IfeTo=lOOC）2. 3硫化效应由范特霍夫方程可以看出：式中：t 温度为T时的硫化时间；to 温度为T 时的硫化时间硫化效应的定义式为：E= I t式中：E 硫化效应；I 硫化强度；t 硫化时间对轮胎硫化过程來说，由于温度随时间的变化而变化，硫化强度也是时间的两数，从而在整 个硫化时间内，总硫化效应为：J2 Idt也可将制品的硫化将就换算为胶料试片的等效硫化时间tE來检验它是否达到正硫化换算公 式如下：tE=E / I T式小I T为试片在T温度下的硫化强度计算出"便可直接和由试片测出的正硫化时间进行 比较，只要tE落在试片的最大和最小正硫化范围Z内，就说明该处胶料已达到止硫化从而 可以得到表1的等效硫化温度区间特性，随温度变化來调整等效硫化时间表1等效硫化延长系数降温范围156〜159151 〜155146〜150141〜145136〜140131〜135内温延长系数0.100.200.300.500.700.90外温延长系数——0.050.100」50.200.253方案设计3. 1构造报警区间利用欧姆龙温控表的三个报警区间，根据轮胎硫化时的温度区间特性，可以把三个报警 区间加以叠加，从而使冇效报警区间由原来的三个变为重组后的七个报警区间如图1,满足 轮胎硫化时所处温度区间的特性要求。

将温控表的报警一，报警二，报警三分别接到PLC 的输入上，通过表2所列出的开关量所处“0”与“1”的状态，來判断当前温度所在温度区 间，并由PLC获取在此区间内的时间，以便计算等效硫化时间如图1所示，当温度范围 处于笫六区间时，说明硫化罐处于正常硫化状态，即在此温度范围内等效硫化时间为零等效硫化吋间的计算公式为：等效硫化时间二实际温度处于该温度区I可内的时间累计值*该温度区间对应的等效延长 系数40第一区间 第零区间第四区间 第三区间 第一一X间第7IIX-.间第六IX-.间O6报警•报警二报警三谢I温度报警区间表2报警输出开关量特性报警区间报警一报警二报警三第一区间100笫二区间110第三区间111第四区间011第五区间0013. 2温控表与上位机的通讯温控表与上位机的通讯是应用ADAM4000系列4520 RS232 to RS485 Converter进行硬件 连接首先对温控表进行通讯协议的设定，如站点号，波特率，奇他较验方式，对上位机通 讯方式的建立则是基于Delphi7.0的第三方控件PCCOM肓接对串口缓冲区进行数据的读取 和写入操作，获取温度的实时采集值⑵，并进行记录和曲线打印。

3. 3系统硬件构成此时即可将温控表的三个报警输出点按图2方式直接连接到PLC的输入端，而无需将热 电阻信号按图3方式通过温度变送器和A/D模■数转换器再传送至PLC内部寄存器叫 进而实 现对温度变化的感知⑷，达到等效硫化控制的H的输入点Xalaiml热电阻倍号/ I alarm；2RS232RS4X5alarm 5C on verierPLC/ 一热电阻脩号上位机alarm I内 淋 表KS4X5KS232C onverter图2温控表设计方案图3传统设计方案通过图2与图3两种设计方案的比较可以直观得出结果，现行设计方案能够有效简化中 间坏节，在数量较多的硫化罐群控现场，可以人量节省硬件成本，并能够保证轮胎硫化质量 应用温控表的通讯功能可肓接实现温控表与上位机的通讯，实时监控和记录温度变化悄况 4结束语木设计系统文中对现行方案与传统方案进行比较，冇效降低了成本，已在时风双星轮胎 有限责任公同正式投入运行，运行稳定可靠，特别是在蒸汽不稳的情况下，保证了产品的硫 化质量，等效硫化出的产品经应用单位质量、工艺部门的检验，使温度控制缓解实现了智能 化参考文献[1]周俊•轮胎硫化生产过程的模糊控制.[J]化工口动化及仪表2004,31⑶：11-13⑵周彦，王冬丽,何小阳.仿人智能PID控制的PLC实现及其应用.山微计算机倍息2005,21:7-1 ⑶庞丽萍,曲洪斌，王浚.电加热模糊PID控制及仿真研究.[J]计算机应川研究2004,9[4]李景，李慧.自适应配料控制系统在水泥磨料过程中的应用.[J]微计算机信息2006,22:5-1本文作者创新点：针对等效硫化下温度打吋间的区间特性，结合范特霍夫理论，利用温控表 的三个报警输出來确定硫化罐所处温度区间，有效降低了成本，并于实践环节中得到充分肯 定。