專利名稱：密煉機(jī)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)及其在線檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是密煉機(jī)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)及其在線檢測方法，屬密煉機(jī)的微機(jī)自動控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及密煉機(jī)橡膠混煉過程的在線自動監(jiān)控檢測技術(shù)。
目前各式密煉機(jī)所生產(chǎn)的各種混煉膠，在結(jié)束混煉后，并未知道其質(zhì)量是否合格，一般是在生產(chǎn)現(xiàn)場由生產(chǎn)操作者取樣，送質(zhì)量監(jiān)督部門(快檢站)根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)方法檢查可塑性(又叫塑性值，下同)、比重、硬度三指標(biāo)值是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，若在規(guī)定范圍內(nèi)，即混煉膠質(zhì)量合格，若不在規(guī)定范圍內(nèi)，即為質(zhì)量不合格。對不合格的混煉膠將根據(jù)不同情況，分別作出處理。如返回補(bǔ)充加工、搭配使用，降極改為其他用途，甚至報(bào)廢。對質(zhì)量合格的混煉膠才可進(jìn)入下一道工序繼續(xù)加工。由于缺乏理論指導(dǎo)，主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)而制訂的混煉工藝規(guī)程，在無系統(tǒng)誤差的條件下，不能保證每批混煉膠質(zhì)量均達(dá)合格要求。在有系統(tǒng)誤差時(shí)，特別是人為因素干擾時(shí)，又缺乏科學(xué)有效的監(jiān)督手段，不能即時(shí)發(fā)現(xiàn)和排除干擾。混煉膠質(zhì)量的保證，只有靠混煉出膠料后檢測來把關(guān)。而出膠料后，快檢一般也要24小時(shí)。因此，長期來人們希望制訂的混煉工藝規(guī)程能生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定合格的混煉膠；如遇意外的干擾，能即時(shí)發(fā)現(xiàn)或排除；實(shí)際上每批膠混煉過程與規(guī)程要求是否相同即需要有科學(xué)的監(jiān)督。最后生產(chǎn)的每批混煉膠在混煉結(jié)束時(shí)即可得知其質(zhì)量是否合格。
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有密煉機(jī)混煉膠在混煉過程中無在線監(jiān)督檢測而使質(zhì)量難于保證，而研究設(shè)計(jì)一種能在混煉膠混煉過程中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線自動監(jiān)控檢測的密煉機(jī)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)及其在線監(jiān)控檢測方法，以便解決長期以來人們希望通過在混煉結(jié)束即可判斷每批混煉膠質(zhì)量是否合格的問題，以確?；鞜捘z的質(zhì)量。
本發(fā)明是通過下述的結(jié)構(gòu)技術(shù)方案和方法方案來實(shí)現(xiàn)的本密煉機(jī)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖如

圖1所示，它由外圍檢測電路、PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)及其鍵盤、打印機(jī)、彩色顯示器、外圍控制電路共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為外圍檢測電路通過外圍檢測參數(shù)信號輸出線及ADT200模板的50針雙列扁帶插座與PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)相連接，外圍檢測電路分別通過接線端子、D型插座及密煉機(jī)主電機(jī)的電壓、電流、密煉機(jī)的開關(guān)量、模擬量信號線與密煉機(jī)相連接，PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)通過ADT200模板及接線座、控制信號線與外圍控制電路相連接，PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)分別通過打印數(shù)據(jù)信號線及示數(shù)據(jù)信號線與打印機(jī)及彩色顯示器相連接；其中PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)為軟嵌套式計(jì)算機(jī)，其結(jié)構(gòu)組成示意圖如圖2所示，它由XT PLUS CPU模板、FSI驅(qū)動模板、ADT200數(shù)據(jù)采集與控制模板、SVGA顯示模板、硬盤、軟盤驅(qū)動器、電子固態(tài)盤相互連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為XT PLUSCPU模板通過數(shù)據(jù)總線中的控制數(shù)據(jù)信號線及指令信號線與FSI驅(qū)動模板、ADT200數(shù)據(jù)采集與控制模板、SVGA顯示模板、電子固態(tài)盤相連接，F(xiàn)SI驅(qū)動模板通過驅(qū)動信號線與硬盤及軟盤驅(qū)動器相連接，ADT200數(shù)據(jù)采集與控制模板通過外圍檢測、控制電路的檢測信號輸出線、控制信號輸出線與外圍檢測、控制電路相連接，SVGA顯示模板通過顯示信號線與顯示器相連接；其作用原理為XT PLUS CPU模板是本系統(tǒng)的核心，用于處理整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，并且控制數(shù)據(jù)和指令在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行，即控制該系統(tǒng)根據(jù)給定要求而操作；FSI驅(qū)動模板用于驅(qū)動硬盤、軟盤驅(qū)動器，以便將數(shù)據(jù)資料儲存、備份；ADT200模板是數(shù)據(jù)采集與控制模板，用于檢測工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的開關(guān)量、模擬量及輸出控制信號；SVGA顯示模板可將XT PLUS CPU模板運(yùn)算結(jié)果中需要顯示的資料顯示于彩色顯示器上；硬盤、軟盤驅(qū)動器用于存放工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)、運(yùn)算結(jié)果及讀取軟件、備份資料；電子固態(tài)盤用于存放本系統(tǒng)軟件及用戶程序；外圍檢測電路用于檢測密煉機(jī)主電機(jī)的電壓及電流信號、密煉機(jī)的開關(guān)量及模擬量信號；外圍控制電路用于輸出開關(guān)量及模擬量信號以達(dá)到監(jiān)督、控制密煉機(jī)混煉過程的目的。
外圍檢測電路原理圖如圖3所示，外圍控制電路原理圖如圖4所示。外圍檢測電路由密煉機(jī)主電機(jī)功率檢測電路、12路相同的開關(guān)量輸入隔離電路、8路相同的模擬量輸入隔離電路相并聯(lián)電氣連接構(gòu)成。其中主電機(jī)功率檢測電路原理圖如圖5所示，它由功率運(yùn)算器W、由紅外發(fā)光二極管D1、紅外光接收管T1組成的光耦合器件TLP1、晶體三極管T2、施密特觸發(fā)器IC1、單穩(wěn)態(tài)整形電路IC2、電阻R1～R4、電容C1共同串并聯(lián)電氣連接構(gòu)成；某一路開關(guān)量輸入隔離電路如圖6所示，它是由紅外發(fā)光二極管D2、紅外光接收管T3組成的光耦合器件TLP2、晶體三極管T4、電阻R5～R7共同串并聯(lián)電氣連接構(gòu)成；某一路模擬量輸入隔離電路如圖7所示，它由穩(wěn)壓二極管DW1～DW4、運(yùn)算放大器IC3～I(xiàn)C4、光耦合器件TLP3～TLP4、晶體三極管T5、T6，電阻R8～R15、電位器RW1共同并串聯(lián)電氣連接構(gòu)成；上述單元電路的簡單工作原理如下圖5所示的主電機(jī)功率檢測電路其作用是將主電機(jī)的電壓、電流運(yùn)算產(chǎn)生的電磁場轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，經(jīng)隔離整形后輸出。其原理是來自主電機(jī)的電壓、電流經(jīng)功率運(yùn)算器W產(chǎn)生電脈沖信號，光耦合器件TLP1中的紅外發(fā)光二極管D1便有相應(yīng)的脈沖電流流過，紅外光接收管T1的集電極產(chǎn)生相應(yīng)的高低電平變化，而導(dǎo)致三極管T2集電極產(chǎn)生相應(yīng)的高低電平變化，并通過IC1的整形去驅(qū)動單穩(wěn)態(tài)電路IC2，IC2輸出一定寬度的脈沖信號。圖6所示的開關(guān)輸入隔離電路其原理是當(dāng)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場開關(guān)量接通時(shí)，光耦合器件TLP2中的紅外光二極管D2便有一電流流過，紅外光接收管T3集電極電平便小于0.7V，該低電平使得三極管T4截止、輸出一高電平信號。圖7所示的模擬量輸入隔離電路其原理是電路采用兩個光耦合器件TLP3、TLP4以推挽方式工作，把兩輸入、輸出特性加以合成，經(jīng)反相放大器IC3放大后改變晶體管T5、T6的射極電流，并以恒流方式驅(qū)動TLP3、TLP4，由TLP3、TLP4輸出的電流經(jīng)由放大器IC4構(gòu)成的電流——電壓轉(zhuǎn)換電路后，輸出一模擬電壓信號；外圍控制電路由12路相同的開關(guān)量輸出隔離電路、8路相同的模擬量輸出隔離電路相并聯(lián)電氣連接構(gòu)成，其開關(guān)量輸出隔離電路與外圍檢測電路中的開關(guān)量輸入隔離電路完全相同，其模擬量輸出隔離電路與外圍檢測電路中的模擬量輸入隔離電路完全一樣，它們的工作原理也完全相同，不同的只是其輸入為計(jì)算機(jī)輸出的開關(guān)量信號及模擬量信號，其輸出用來驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。圖3及圖4所示的外圍檢測、控制電路的工作原理如下PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)的ADT200模板設(shè)置了一路快速開關(guān)量脈沖檢測口DF，用于檢測密煉機(jī)功率轉(zhuǎn)換的快速脈沖，密煉機(jī)主電機(jī)的電壓、電流通過接線端子PLUG1輸入至主電機(jī)功率檢測電路，主電機(jī)功率檢測電路根據(jù)主電機(jī)的電壓、電流換算成主電機(jī)功率消耗對應(yīng)的快速脈沖信號輸入給計(jì)算機(jī)以達(dá)到檢測密煉機(jī)瞬時(shí)功率、累計(jì)能量的目的。ADT200模板同時(shí)設(shè)置了12路開關(guān)量輸入接口，密煉機(jī)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的開關(guān)量通斷信號通過D型插座PLUG2與開關(guān)量輸入隔離電路相連，隔離電路通過光電耦合器將工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場開關(guān)量電信號隔離后，等效地驅(qū)動計(jì)算機(jī)開關(guān)量輸入口，以達(dá)到判斷密煉機(jī)運(yùn)作狀態(tài)的目的；ADT200模板還設(shè)置了8路模擬量輸入接口，密煉機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)場的模擬量信號通過D型插座PLUG3與模擬量輸入隔離電路相連、隔離電路將工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場模擬量信號線性隔離后輸入給計(jì)算機(jī)模擬量接口。ADT200模板設(shè)置了12路開關(guān)量輸出、8路模擬量輸出。計(jì)算機(jī)將外圍檢測電路傳送來的開關(guān)量、模擬量電信號經(jīng)分析、運(yùn)算后，通過外圍控制電路輸出具有一定驅(qū)動能力的開關(guān)量信號至D型插座PLUG5及輸出具有一定驅(qū)動能力的模擬量信號至D型插座PLUG6，用來控制繼電器、電磁閥、可控硅及其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的在線檢測方法技術(shù)方案是包括可塑性、分散性、比重和混煉質(zhì)量綜合指數(shù)的檢測，它們通過混煉膠質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)檢測有關(guān)參數(shù)，并通過建立質(zhì)量指標(biāo)與有關(guān)參數(shù)的數(shù)學(xué)模型計(jì)算出有關(guān)指標(biāo)的具體數(shù)字并與給定的質(zhì)量指標(biāo)要求對比來判斷質(zhì)量是否合格。它通過下述具體方法步驟來實(shí)現(xiàn)的(1)應(yīng)用本發(fā)明的混煉機(jī)混煉膠自動在線檢測系統(tǒng)，確定需檢測的某膠種的混煉膠的可塑性、分散性、比重、混煉質(zhì)量綜合指數(shù)等的質(zhì)量指標(biāo)、投料順序、時(shí)間、溫度、能量或瞬時(shí)功率等混煉工藝規(guī)程、生膠的投料量、填料和油料量、填充系料數(shù)等；(2)將該膠種的前10批混煉膠進(jìn)行快檢，并將可塑性、分散性、比重的快檢結(jié)果輸入在線檢測系統(tǒng)；(3)混煉膠在線檢測系統(tǒng)根據(jù)在混煉過程中檢測到的混煉時(shí)間、混煉膠溫度、混煉消耗的能量、某點(diǎn)的瞬時(shí)功率、平均功率等參數(shù)與輸入的可塑性、分散性、比重等的快檢結(jié)果數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型；(4)建立可塑性數(shù)學(xué)模型，將混煉過程檢測得到的數(shù)據(jù)與可塑性Y進(jìn)行相關(guān)分析并得到相關(guān)系數(shù)最大的排料點(diǎn)瞬時(shí)功率Pe和相關(guān)系數(shù)較大的總時(shí)間T、總能量E、加填料前消耗的能量E1、加填料時(shí)間T1、加油料時(shí)間T2、加油料到排料消耗的能量與時(shí)間比P12等。由此可建立起如下數(shù)學(xué)模型Y＝β0+β1×Pe+β2×T+β3×E+β4×E1+β5×T1+β6×T2+β7×P12+ε，式中β0、β1、β2…β7均為待估參數(shù)，ε為隨機(jī)誤差。再通過回歸分析建立該膠種的回歸方程，并進(jìn)行顯著性(F)檢驗(yàn)、相關(guān)系數(shù)(R)檢驗(yàn)、殘差檢驗(yàn)。若高度顯著、相關(guān)程度高、殘差呈正態(tài)分布，則所建回歸方程是適用的。若R2偏低，則回歸不理想，應(yīng)重新修改數(shù)學(xué)模型，增加或減少一些參數(shù)，以保證顯著性(F)檢驗(yàn)和相關(guān)系數(shù)(R)檢驗(yàn)的結(jié)果都較為理想，使回歸方程成立。可塑性數(shù)學(xué)模型的建立和檢驗(yàn)、運(yùn)算程序流程圖如圖8所示；(5)進(jìn)行分散性數(shù)學(xué)模型的建立。分散性數(shù)學(xué)模型的建立方法與可塑性數(shù)學(xué)模型的建立基本相同，將混煉過程的有關(guān)參數(shù)與分散性快檢結(jié)果進(jìn)行相關(guān)分析并建立起分散性數(shù)學(xué)模型和分散性回歸方程，再進(jìn)行上述可塑性相同的各種檢驗(yàn)，若檢驗(yàn)通過，則回歸方程成立，若各種檢驗(yàn)不通過，則應(yīng)重新修改數(shù)學(xué)模型，增加或減少一些參數(shù)以保證各種統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果通過，再進(jìn)行回歸分析，使回歸方程成立。分散性數(shù)學(xué)模型的建立和檢驗(yàn)、運(yùn)算的程序流程圖如圖9所示；(6)進(jìn)行比重指標(biāo)的檢測，根據(jù)求混合物比重的原理進(jìn)行，其數(shù)學(xué)方程D＝[(D1×W1+D2×W2+D3×W3)/W]×K，其中D為混煉膠比重，D1、D2、D3分別為生膠、填料、油料的比重，W1、W2、W3分別為生膠填料、油料的重量，W＝W1+W2+W3，K為校正系數(shù)。比重指標(biāo)檢測和運(yùn)算程序流程圖如圖10所示；(7)進(jìn)行混煉質(zhì)量綜合指數(shù)的檢測，評價(jià)偏離規(guī)程程度，若與已設(shè)定的工藝規(guī)程要求相同則為100分，偏離規(guī)程要求越遠(yuǎn)其分?jǐn)?shù)值越小。混煉質(zhì)量綜合指數(shù)由上面所述混煉過程中檢測到的混煉時(shí)間、混煉膠溫度、混煉消耗的能量，某點(diǎn)的瞬時(shí)功率、平均功率等多種因素組成，每種因素所占的份數(shù)，由它們各自的相關(guān)系數(shù)，即它們對混煉質(zhì)量供獻(xiàn)的大小或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定。混煉質(zhì)量數(shù)學(xué)模型建立后，可混煉該膠種多批并進(jìn)行快檢，并將快檢結(jié)果輸進(jìn)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)與該在線檢測系統(tǒng)根據(jù)已建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算所得結(jié)果進(jìn)行比較，若誤差在所要求的范圍內(nèi)，則該質(zhì)量指標(biāo)數(shù)學(xué)模型成立，若誤差超出所要求的范圍，則將進(jìn)行比較的有關(guān)快檢結(jié)果并入前批建立數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)中重新建立新的數(shù)學(xué)模型直到滿足要求?；鞜捹|(zhì)量綜合指數(shù)數(shù)學(xué)模型的建立及運(yùn)算程序流程圖如圖11所示；(8)經(jīng)上述方法步驟后，自動在線檢測系數(shù)數(shù)據(jù)庫中已儲存有該膠種質(zhì)量在線檢測的各種數(shù)學(xué)模型，便可向在線檢測系統(tǒng)輸入當(dāng)班生產(chǎn)的膠種、數(shù)量、生產(chǎn)順序。開始混煉生產(chǎn)后，每批混煉結(jié)束，屏幕上便顯示出質(zhì)量在線檢測結(jié)果并儲存于該在線檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中。每班混煉生產(chǎn)結(jié)束，即可打印出當(dāng)班生產(chǎn)各批質(zhì)量數(shù)據(jù)并可計(jì)算出各種平均質(zhì)量綜合指數(shù)和每班的平均質(zhì)量指數(shù)。每周、每月可給出每班的質(zhì)量綜合指數(shù)和全車間的質(zhì)量綜合指數(shù)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有如下的優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)本發(fā)明技術(shù)獨(dú)到之處，在于系統(tǒng)建立了各質(zhì)量指標(biāo)與工藝參數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型，建模方法精確，且可進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整。由于工藝參數(shù)是在生產(chǎn)過程中即已獲得，且有其與質(zhì)量指標(biāo)的數(shù)學(xué)關(guān)系，故使得成品膠未產(chǎn)出前，即已得知其質(zhì)量指標(biāo)，借助本在線檢測系統(tǒng)的先進(jìn)檢測手段從而使得在線檢測成為可能；(2)檢測系統(tǒng)的核心計(jì)算機(jī)，采用PC104嵌套式工業(yè)計(jì)算機(jī)，它具有使用壽命長、穩(wěn)定性高、工作溫度范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，由于使用CMOS器件，功耗極低，無需散熱、便于密封，使得計(jì)算機(jī)在工業(yè)環(huán)境下能可靠地工作；(3)生產(chǎn)現(xiàn)場信號的輸入，計(jì)算機(jī)控制信號的輸出，均采用了光電隔離技術(shù)，避免了干擾信號從一次儀表或二次儀表通過信號或電源竄到計(jì)算機(jī)內(nèi)部，有效地抑制共態(tài)干擾；(4)由于PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)是與PC機(jī)全兼容的，所以可大量應(yīng)用市面上現(xiàn)有的各種成熟的軟件及充分調(diào)用監(jiān)控BIOS，MS-DOS操作系統(tǒng)等全部軟件資源，使得用戶軟件更完美；(5)由于用戶軟件固化在電子固態(tài)盤內(nèi)，而不在硬盤上，所以避免了運(yùn)行過程中各類軟件故障；(6)全漢化操作，漢字引導(dǎo)界面，易于學(xué)習(xí)、掌握。靈活的存儲、查詢方式，系統(tǒng)具有一萬車左右混煉數(shù)據(jù)及配方資料的存儲空同。軟盤驅(qū)動器，可將混煉數(shù)據(jù)任意存盤、備份或打印，也可將資料安裝在其它辦公電腦上查看、分析；(7)多變、靈活的控制方式選擇?；鞜掃^程可任意分為1-6個工藝段，每段的控制參數(shù)可以由八種參數(shù)任意組合。八種參數(shù)分別是累計(jì)能量、段累計(jì)能量、累計(jì)時(shí)間、段累計(jì)時(shí)間、溫度上升、溫度下降、瞬時(shí)功率上升、瞬時(shí)功率下降；(8)PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)具有串行通訊口，可將本在線檢測系統(tǒng)作為車間或工廠電腦網(wǎng)絡(luò)中下級電腦，與車間級或廠極電腦通訊、參與質(zhì)量控制、生產(chǎn)調(diào)度；(9)利用本在線檢測系統(tǒng)，可以不用現(xiàn)有技術(shù)那樣取少量膠料來進(jìn)行檢驗(yàn)，取樣具有代表性，不受人為因素的影響。因?yàn)樗峭ㄟ^檢測生產(chǎn)該批混煉膠的混煉過程的有關(guān)參數(shù)來判斷混煉膠的各種質(zhì)量的；(10)本在線檢測系統(tǒng)可與全自動密煉機(jī)生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)并用，也可在人工操作條件下單獨(dú)使用來對混煉膠質(zhì)量進(jìn)行自動在線檢測。而且本檢測系統(tǒng)可在各種類型的密煉機(jī)上使用；(11)本檢測系統(tǒng)是一工業(yè)微機(jī)系統(tǒng)，如需它對密煉機(jī)生產(chǎn)進(jìn)行自動控制，只需將它的有關(guān)接口與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接即可同時(shí)由于生產(chǎn)結(jié)束即知道混煉膠的質(zhì)量，這樣減少了混煉膠因等待檢驗(yàn)結(jié)果而在車間的停放時(shí)間；(12)本檢測系統(tǒng)可減少有關(guān)人員和設(shè)備投資，采用本發(fā)明并同時(shí)采用瞬時(shí)功率控制時(shí)，還可使混煉過程在一般條件下保持最佳狀態(tài)和保證混煉膠料全部合格。這樣一般可節(jié)約混煉時(shí)間10～20％，節(jié)約電能5～10％，減少原料消耗2～5％；(13)現(xiàn)有的快檢還無法避免人為干擾，使用本發(fā)明技術(shù)，可對混煉過程進(jìn)行科學(xué)監(jiān)督，排除人為干擾，有完整的生產(chǎn)技術(shù)記錄可供事后查詢研究；(14)與現(xiàn)有的檢測技術(shù)比較，現(xiàn)有技術(shù)是從幾百公斤膠料中，隨機(jī)的取幾克或百分之幾克膠料進(jìn)行檢測，其本身就存在一個代表性的問題。而本發(fā)明是對它整體的評價(jià)，不存在代表性問題，而且本發(fā)明的設(shè)備投資只是它們的1/10左右。
下面對說明書附圖進(jìn)一步說明如下圖1為本密煉機(jī)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖，圖2為本檢測系統(tǒng)用P4-104工業(yè)計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)組成示意圖；圖3為本在線檢測系統(tǒng)實(shí)施例之一的外圍檢測電路原理圖；圖4為本在線檢測系統(tǒng)實(shí)施例之一的外圍控制電路原理圖；圖5為主電機(jī)功率檢測電路原理圖；圖6為某一路開關(guān)量輸入(或輸出)隔離電路原理圖；圖7為某一路模擬量輸入(或輸出)隔離電路原理圖；圖8為可塑性(塑性值)數(shù)學(xué)模型的建立和檢驗(yàn)運(yùn)算程序流程圖；圖9為分散性數(shù)學(xué)模型的建立和檢驗(yàn)、運(yùn)算程序流程圖；圖10為比重指標(biāo)檢測和運(yùn)算程序流程圖；圖11為混煉質(zhì)量綜合指數(shù)數(shù)學(xué)模型的建立及運(yùn)算程序流程圖；圖12為本發(fā)明的在線檢測方法的實(shí)施總流程圖。圖3～圖4的電路原理圖中PLUG1為接線端子，PLUG2～PLUG6分別為D型插座。圖3的A、B、C、D點(diǎn)分別與圖4的A、B、C、D點(diǎn)對應(yīng)連接。
本發(fā)明的實(shí)施方式如下本發(fā)明中的密煉機(jī)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)的實(shí)施方式可以是這樣(1)按圖3～圖4的電路繪制印刷電路板，然后篩選元器件進(jìn)行安裝和簡單調(diào)試，便可制成外圍檢測、控制電路板箱。本實(shí)施例中TLP1可選6N136型光耦合器件，TLP2可選TTL117，TLP3～TLP4可選TLP521光耦合器件，IC1可選74LS132、IC2可選74LS221，IC3、IC4可選LF356N，計(jì)算機(jī)可選PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)；(2)然后按圖2、圖3所示及上面說明書所述的連接關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)的電氣連接，便可實(shí)現(xiàn)本混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)；本發(fā)明方法的具體實(shí)施步驟是(1)首先安裝、調(diào)試本發(fā)明的自動在線檢測系統(tǒng)，使之與所在密煉機(jī)的型號相匹配；(2)把需檢測質(zhì)量的混煉膠的膠種、包括混煉時(shí)間、混煉膠溫度、混煉所消耗的能量或瞬時(shí)功率以及兩者的組合的混煉工藝規(guī)程、填充系數(shù)、投料量、質(zhì)量指標(biāo)等輸入到自動在線檢測系統(tǒng)；(3)對該膠種的在線檢測的前10批膠料進(jìn)行快檢并將其可塑性、分散性、比重等快檢結(jié)果輸入到該自動在線檢測系統(tǒng)，這樣對該膠種的在線檢測的第11批起的混煉膠在混煉工藝結(jié)束后，自動在線檢測系統(tǒng)的顯示屏上就會顯示出該批膠的質(zhì)量檢測結(jié)果，并輸入該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫儲存，其質(zhì)量檢測方案有兩種方案可供選擇一是把從第11～20批的混煉膠繼續(xù)進(jìn)行快檢并輸入到自動在線檢測系統(tǒng)進(jìn)行比較；二是從第11～60批的50批混煉膠中繼續(xù)抽取其中的1/5批(共10批)膠料進(jìn)行快檢并將其快檢結(jié)果輸?shù)阶詣釉诰€檢測系統(tǒng)去與根據(jù)建立的該膠種的質(zhì)量自動在線檢測的數(shù)學(xué)模型計(jì)算的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行比較；(4)對某一種膠在完成上述各步驟后，即可轉(zhuǎn)入“自動在線檢測狀態(tài)”，并接要求——如100批或一周、30天等對該膠料質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。本發(fā)明方法的實(shí)施的總流程圖如12所示。
下面是本發(fā)明方法的具體實(shí)施例之一(1)首先在GK270型密煉機(jī)上安裝好本發(fā)明的MGKJ-2型自動在線檢測系統(tǒng)，然后輸入胎面膠的由時(shí)間控制的第一段混煉規(guī)程的投生膠、中料、膠粉136公斤，加壓混煉15秒后投入炭黑65公斤，經(jīng)90秒后投入油料9公斤并加壓繼續(xù)混煉，到165秒排料壓片，混煉結(jié)束。混煉膠質(zhì)量指標(biāo)可塑性為0.2±0.04，分散性達(dá)4極以上；(2)啟動自動在線檢測系統(tǒng)，檢測如投填料、投油料、排料等工藝規(guī)程有關(guān)點(diǎn)的膠料溫度、時(shí)間、能量消耗、瞬時(shí)功率、上頂栓壓力等有關(guān)參數(shù)，記錄生膠、炭黑、油料等的每批投入量，并將快檢檢測到的前10批的可塑性和分散性輸進(jìn)自動在線檢測系統(tǒng)，各批可塑性數(shù)值按順序分別為0.17、0.18、0.20、0.18、0.19、0.20、0.22、0.20、0.21、0.23；各批分散性數(shù)值按順序分別為5、5、4、4、4、5、4、5、4、4等；③根據(jù)輸入的快檢結(jié)果，工藝規(guī)程和投料量，自動在線檢測系統(tǒng)中的微機(jī)計(jì)算機(jī)可通過如下關(guān)系式計(jì)算(a)可塑性Y1＝RPe，(Pe為排料點(diǎn)的瞬時(shí)功率，R為常數(shù)，當(dāng)排料時(shí)如偏離150℃、上頂栓壓力6.5公斤時(shí)便可進(jìn)行校正)。(b)分散性D＝KPaoE(E為投填料點(diǎn)至投油料點(diǎn)的平均段功率Pao在0.39～0.52KWA時(shí)，密煉機(jī)消耗的總能量，K為常數(shù))；(C)比重B＝G(aWa+CWc+FWF/W)(a為生膠等膠料的比重，F(xiàn)為油料的比重，W為總投料重量，Wa為生膠重量，Wc為填料重量，WF為油料重量)；(d)綜合質(zhì)量指數(shù)M＝XM1+JM2+ZM3/3(M1為按規(guī)程操作指數(shù)，定為100，偏離規(guī)程越遠(yuǎn)，則其取值越小。M2為總能量，平均值為100，偏離越大取值越小，M3為排料瞬時(shí)功率，平均值為100，偏離越大取值越小，X、J、Z為供獻(xiàn)系數(shù))；(4)每批混煉膠混煉結(jié)束，自動在線檢測系統(tǒng)即給出可塑性Y1、分散性D、比重B和綜合質(zhì)量指數(shù)M。并繼續(xù)對第11～20批的混煉膠進(jìn)行快檢，同時(shí)進(jìn)行比較；考察兩者誤差是否在規(guī)定范圍內(nèi)，否則，將這20批快檢結(jié)果重新輸入進(jìn)在線檢測系統(tǒng)，并給出新的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，直到誤差在規(guī)定范圍內(nèi)；(5)若比重B的自動在線檢測結(jié)果與快檢結(jié)果比較，其誤差在規(guī)定范圍內(nèi)，即可投入正?；鞜?，在一個月后檢測其質(zhì)量并進(jìn)行質(zhì)量分析統(tǒng)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種密煉機(jī)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)，其特征在于它由外圍檢測電路、PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)及其鍵盤、打印機(jī)、彩色顯示器、外圍控制電路共同連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為外圍檢測電路通過外圍檢測參數(shù)信號輸出線及ADT200模板的50針雙列扁帶插座與PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)相連接，外圍檢測電路分別通過接線端子、D型插座與密煉機(jī)主電機(jī)的電壓、電流、密煉機(jī)的開關(guān)量、模擬量信號線與密煉機(jī)相連接，PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)通過ADT200模板及接線座、控制信號線與外圍控制電路相連接，PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)分別通過打印數(shù)據(jù)信號線及顯示數(shù)據(jù)信號線與打印機(jī)及彩色顯示器相連接。
2.按權(quán)利要求1所述的密煉機(jī)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)是巔套式計(jì)算機(jī)，它由XT PLUS CPU模板、FSI驅(qū)動模板、ADT200數(shù)據(jù)采集與控制模板、SVGA顯示模板、硬盤、軟盤驅(qū)動器、電子固態(tài)盤相互連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為XT PLUS CPU模板通過數(shù)據(jù)總線中的控制數(shù)據(jù)信號線及指令信號線與FSI驅(qū)動模板、ADT200數(shù)據(jù)采集與控制模板、SVGA顯示模板、電子固態(tài)盤相連接，F(xiàn)SI驅(qū)動模板通過驅(qū)動信號線與硬盤及軟盤驅(qū)動器相連接，ADT200數(shù)據(jù)采集與控制模板通過外圍檢測、控制電路的檢測信號輸出線、控制信號輸出線與外圍檢測、控制電路相連接，SVGA顯示模板通過顯示信號線與顯示器相連接。
3.按權(quán)利要求1或2所述的密煉機(jī)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)，其特征在于所述的外圍檢測電路由密煉機(jī)主電機(jī)功率檢測電路、12路相同的開關(guān)量輸入隔離電路、8路相同的模擬量輸入隔離電路相并聯(lián)電氣連接構(gòu)成；外圍控制電路由12路相同的開關(guān)量輸出隔離電路、8路相同的模擬量輸出隔離電路并聯(lián)電氣連接構(gòu)成；其中主電機(jī)功率檢測電路由功率運(yùn)算器W、由紅外光發(fā)光二極管D1、紅外光接收管T1組成的光耦合器件TLP1、晶體三板管T2、施密特觸發(fā)器IC1、單穩(wěn)態(tài)整形電路IC2、電阻R1～R4、電容C1共同串并聯(lián)電氣連接構(gòu)成；開關(guān)量輸入(輸出)隔離電路是由紅外光發(fā)光二極管D2、紅外光接收管T3組成的光耦合器件TLP2、晶體三極管T4、電阻R5～R7共同串并聯(lián)電氣聯(lián)接構(gòu)成；模擬量輸入(輸出)隔離電路由穩(wěn)壓二極管DW1～DW4、運(yùn)算放大器IC3～I(xiàn)C4、光耦合器件TLP3～TLP4、晶體三極管T5、T6，電阻R8～R15、電容C2～C5、電位器RW1共同并串聯(lián)電氣連接構(gòu)成。
4.一種密煉機(jī)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測方法，其特征在于它包括可塑性、分散性、比重和混煉膠質(zhì)量綜合指數(shù)的檢測，它們通過本發(fā)明的混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)檢測有關(guān)參數(shù)，并通過建立質(zhì)量指標(biāo)與有關(guān)參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出有關(guān)指標(biāo)的具體數(shù)字并與給定的質(zhì)量指標(biāo)要求對比來判斷質(zhì)量是否合格，其具體方法為(1)應(yīng)用本發(fā)明的混煉機(jī)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)確定需檢測的某膠種的混煉膠的可塑性、分散性、比重、混煉膠質(zhì)量綜合指數(shù)的質(zhì)量指標(biāo)、投料順序、時(shí)間、溫度、能量或瞬時(shí)功率等混煉工藝規(guī)程、生膠的投料量、填料和油料量等的填充系數(shù)等；(2)將該膠種的前10批混煉膠進(jìn)行快檢并將可塑性、分散性、比重的快檢結(jié)果輸入進(jìn)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)；(3)自動在線檢測系統(tǒng)根據(jù)在混煉過程中檢測到的混煉時(shí)間、混煉膠溫度、混煉消耗的能量、某點(diǎn)的瞬時(shí)功率、平均功率等參數(shù)與輸入的可塑性、分散性、比重等的快檢結(jié)果數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模型；(4)建立可塑性數(shù)學(xué)模型，將混煉過程檢測得到的數(shù)據(jù)與可塑性Y進(jìn)行相關(guān)分析并得到相關(guān)系數(shù)最大的排料點(diǎn)瞬時(shí)功率Pe和相關(guān)系數(shù)較大的總時(shí)間T、總能量E、加填料前消耗的能量E1加填料時(shí)間T1、加油料時(shí)間T2、加油料到排料消耗的能量與時(shí)間比P12等，由此建立起如下數(shù)學(xué)模型Y＝β0+β1×Pe+β2×T+β3×E+β4×E1+β5×T1+β6×T2+β7×P12+ε，式中β0、β1、β2……β7均為待估參數(shù)，ε為隨機(jī)誤差，再通過回歸分析建立該膠種的回歸方程，并進(jìn)行顯著性(F)檢驗(yàn)、相關(guān)系數(shù)(R)檢驗(yàn)、殘差檢驗(yàn)。若高度顯著、相關(guān)程度高、殘差呈正態(tài)分布，則所建回歸方程是適用的。若R2偏低，則回歸不理想，應(yīng)重新修改數(shù)學(xué)模型，增加或減少一些參數(shù)，以保證顯著性(F)檢驗(yàn)和相關(guān)系數(shù)(R)檢驗(yàn)的結(jié)果都較為理想，使回歸方程成立；(5)進(jìn)行分散性數(shù)學(xué)模型的建立，分散性數(shù)學(xué)模型的建立方法與可塑性數(shù)學(xué)模型的建立基本相同，將混煉過程的有關(guān)參數(shù)與分散性快檢結(jié)果進(jìn)行相關(guān)分析并建立起分散性數(shù)學(xué)模型和分散性回歸方程，再進(jìn)行上述可塑性相同的各種檢驗(yàn)，若檢驗(yàn)通過，則回歸方程成立，若各種檢驗(yàn)不通過，則應(yīng)重新修改數(shù)學(xué)模型，增加或減少一些參數(shù)以保證各種統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)結(jié)果通過，再進(jìn)行回歸分析，使回歸方程成立；(6)進(jìn)行比重指標(biāo)的檢測，根據(jù)求混合物比重的原理進(jìn)行，其數(shù)學(xué)方程D＝[(D1×W1+D2×W2+D3×W3)/W]×K，其中D為混煉膠比重，D1、D2、D3分別為生膠、填料、油料的比重，W1、W2、W3分別為生膠、填料、油料的重量，W＝W1+W2+W3，K為校正系數(shù)；(7)進(jìn)行混煉質(zhì)量綜合指數(shù)的檢測，評價(jià)偏離規(guī)格程度，若與已設(shè)定的工藝規(guī)程要求相同則為100分，偏離規(guī)程要求越遠(yuǎn)其分?jǐn)?shù)值越小?；鞜捹|(zhì)量綜合指數(shù)由混煉過程中檢測到的混煉時(shí)間、混煉膠溫度、混煉消耗的能量，某點(diǎn)的瞬時(shí)功率、平均功率等多種因素組成，每種因素所占的份額，由它們各自的相關(guān)參數(shù)，即它們對混煉貢獻(xiàn)的大小或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定，混煉質(zhì)量數(shù)學(xué)模型建立后，可混煉該膠種多批并進(jìn)行快檢，并將快檢結(jié)果輸進(jìn)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)與該在線檢測系統(tǒng)根據(jù)已建立的數(shù)學(xué)模型計(jì)算所得結(jié)果進(jìn)行比較，若誤差在所要求的范圍內(nèi)，則該質(zhì)量數(shù)學(xué)模型成立，若誤差超出所要求的范圍，則將進(jìn)行比較的有關(guān)快檢結(jié)果并入前批建立數(shù)學(xué)模型數(shù)據(jù)中重新建立新的數(shù)學(xué)模型直到滿足要求；(8)經(jīng)上述方法步驟后，自動在線檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中已儲存有該膠種質(zhì)量在線檢測的各種數(shù)學(xué)模型，便可向在線檢測系統(tǒng)輸入當(dāng)班生產(chǎn)的膠種、數(shù)量、生產(chǎn)順序，開始混煉生產(chǎn)后，每批混煉結(jié)束屏幕上便顯示出質(zhì)量在線檢測結(jié)果并儲存于該在線檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，每班混煉生產(chǎn)結(jié)束，即可打印出當(dāng)班生產(chǎn)各批膠質(zhì)量數(shù)據(jù)并可計(jì)算出各膠種平均質(zhì)量綜合指數(shù)和每班的平均質(zhì)量指數(shù)。
5.按權(quán)利要求4所述的一種密煉機(jī)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測方法，其特征還在于該方法的具體實(shí)施步驟為(1)首先安裝、調(diào)試本發(fā)明的混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)，使之與所在密煉機(jī)的型號相匹配；(2)把需檢測質(zhì)量的混煉膠的膠種、包括混煉時(shí)間、混煉膠溫度、混煉所消耗的能量或瞬時(shí)功率以及兩者組合的混煉工藝規(guī)程、填充系數(shù)、投料量、質(zhì)量質(zhì)標(biāo)等輸入到自動在線檢測系統(tǒng)；(3)對讀膠種的在線檢測的前10批膠料進(jìn)行快檢并將其可塑性、分散性、比重等快檢結(jié)果輸入到該自動在線檢測系統(tǒng)，這樣對該膠種的在線檢測的第11批混煉膠在混煉工藝結(jié)束后，自動在線檢測系統(tǒng)的顯示屏上就顯示出該批膠的質(zhì)量檢測結(jié)果，并輸入該機(jī)數(shù)據(jù)庫儲存。其質(zhì)量檢測方案有兩種方案可供選擇一是把從第11～20批的混煉膠繼續(xù)進(jìn)行快檢并輸入到自動在線檢測系統(tǒng)進(jìn)行比較；二是從第11～60批的50批混煉膠中繼續(xù)抽取其中的1/5批(共10批)膠料進(jìn)行快檢并將其快檢結(jié)果輸?shù)阶詣釉诰€檢測系統(tǒng)去與根據(jù)建立的該膠種的質(zhì)量自動在線檢測的數(shù)學(xué)模型計(jì)算的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行比較；(4)對某一種膠在完成上述各步驟后，即可轉(zhuǎn)入“自動在線檢測狀態(tài)”，并按要求——如100批、或一周、30天等對該膠料質(zhì)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。
全文摘要
本發(fā)明是密煉機(jī)混煉膠質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)及其在線檢測方法。檢測系統(tǒng)由外圍檢測、控制電路、PC-104工業(yè)計(jì)算機(jī)及其鍵盤、打印機(jī)、彩色顯示器共同電氣連接構(gòu)成，它們通過信號線、ADT200模板插座、接線端子等相連接。檢測方法包括可塑性、分散性、比重和質(zhì)量綜合指數(shù)的檢測，它們通過檢測系統(tǒng)檢測有關(guān)參數(shù)并建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算出有關(guān)數(shù)字與給定的要求對比來判斷膠質(zhì)量是否合格。本發(fā)明建模方法精確、并可進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整、能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)自動在線檢測。
文檔編號G01N33/44GK1158999SQ9610158
公開日1997年9月10日 申請日期1996年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月26日
發(fā)明者張海, 賀德化, 馬鐵軍 申請人:華南理工大學(xué)