【文章內(nèi)容簡介】 充氮氣硫化還需要增加兩個步驟 ， 即放氣 （ 排出膠囊下部的低溫氮氣 ） 和查漏（ 關(guān)閉所有閥門 ， 看內(nèi)壓有無下降 ， 以觀察有無閥門泄漏 ） 。 由于主排時間的長短直接影響到硫化效率 ， 因此主排管徑的設(shè)定和走向以及輔助措施 （ 如安裝排空管 ） 對主排的效果至關(guān)重要。抽真空可采用蒸汽或動力水 ， 只內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 需將膠囊從胎里脫出并適當收縮 ， 以便輪胎能輕松取出即可。若抽真空過度 ， 膠囊會緊貼中心機構(gòu) ， 上環(huán)下降時容易夾破膠囊 （ B 型 硫化機 ） 。 輪胎硫化的工藝要求 （ 1） 本控制系統(tǒng)可按設(shè)定的硫化曲線，對整個硫化過程進行自動控制，且各段溫度、時間皆可調(diào)。 下圖分別為溫度壓力設(shè)定曲線。 圖 溫度控制曲線 圖 壓力控制曲線 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） （ 2）當 溫度達不到要求時，根據(jù)公式自動計算等效硫化時間，自動進行等效硫化 [6]。等效硫化公式 [5]（其中硫化溫度系數(shù)可調(diào)）如下： τ1/τ2=K (t2t1)/10 τ1－溫度為 t1 的硫化時間 τ2－溫度為 t2 的硫化時間 K－硫化溫度系數(shù)（該系數(shù)根據(jù)產(chǎn)品不同為可變值） （ 3） 溫度控 制精度為 177。1 ℃ （ 0～ 160℃ ） （ 4） 蒸汽壓力控制精度 177。 （ 5） 測溫輸入點為 9 點，即罐體上，中，下各 3 點。每一測溫與同層的實際誤差保證在 177。1℃以內(nèi)。 （ 6） 罐體上、下的溫度差超過輸入的設(shè)定溫度時，自動排放罐底冷凝水，保證硫化罐體內(nèi)溫度的平穩(wěn)性、均一性，在排放冷凝水后一分鐘內(nèi)允許有 177。2℃的誤差。 硫化過程的主要問題 目前，輪胎生產(chǎn)的硫化過程面臨著兩個主要問題 [6]。 （ 1） 如何提高輪胎內(nèi)部各點硫化程度的均勻性。由于橡膠是熱的不良導(dǎo)體，硫化中，靠近熱源的輪胎表面溫度變化較快，而內(nèi)部溫度變化較慢，造 成了輪胎內(nèi)外硫化程度的不均勻。同時，輪胎內(nèi)部各部分的組成材料是不同的，圖 為輪胎的截面圖 。 其中，胎冠是整個輪胎溫度最高、厚度較大的部位，主要包括氣密層、胎體和鋼絲帶束層等幾個部分，各部分材料的物性差別很大 ； 胎肩是輪胎中厚度最大的部位，其組成材料種類較多，傳熱過程很復(fù)雜，最容易“欠硫” ； 胎側(cè)是輪胎中最薄弱的部位，它最易“過硫”。輪胎內(nèi)部組成材料的不均勻必然導(dǎo)致其內(nèi)部溫度上升速度的不均勻，最終使得其內(nèi)部各區(qū)域硫化程度的不均勻。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 圖 輪胎截面圖 （ 2） 如何準確確定輪胎 的硫化時間。硫化中，外界條件一般存在一定的波動，它對輪胎的硫化效應(yīng)影響很大。常規(guī)硫化時間采用固定周期法，不考慮硫化過程邊界條件的波動情況，每個輪胎的硫化周期都是同一設(shè)定值，硫化時間整定按系統(tǒng)參數(shù)變化最壞的情況進行，采取“寧過勿欠”的方針，這必然導(dǎo)致多數(shù)情況下輪胎過硫，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量和硫化效率。 對于問題 （ 1） ，通過國內(nèi)外學(xué)者的大量研究，一般從兩方面來解決，一方面 通過制定新的材料配方，使硫化過程中輪胎內(nèi)部各區(qū)域的溫度上升速度基本一致 ；另一方面，通過在硫化前對輪胎進行預(yù)熱，使硫化開始時，輪胎內(nèi)部保持較高 的溫度，從而加快輪胎內(nèi)部各點的硫化速度，以達到硫化程度的內(nèi)外均。 對于問題 （ 2） ，需將固定周期修改為可變周期，每個輪胎的硫化時間需根據(jù)外界條件的波動而動態(tài)確定。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第二章 虛擬儀器的概述 虛擬儀器的產(chǎn)生 微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高度發(fā)展及其在電子測量技術(shù)與儀器上的應(yīng)用，新的測試理論、新的測試方法、新的測試領(lǐng)域以及新的儀器結(jié)構(gòu)不斷出現(xiàn)，在許多方面已經(jīng)突破的傳統(tǒng)儀器的概念，電子測量儀器的功能和作用已經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的變化。在這種背景下，八十年代末美國率先研制成功虛擬儀器（ Virtual Instrument，簡稱 VI） 。虛擬儀器技術(shù)是當今計算機輔助測試領(lǐng)域的一項重要技術(shù)，它推動著傳統(tǒng)儀器朝著數(shù)字化、智能化、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。虛擬儀器，它是現(xiàn)代計算機技術(shù)、通信技術(shù)和測量技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是傳統(tǒng)儀器觀念的一次巨大變革，是未來儀器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要方向。 虛擬儀器的概念 [7]，是美國國家儀器公司 （ National Instruments Corp 以下簡 NI公司 ） 于 1986 年提出的。 NI 公司同時也提出了“軟件即儀器”的概念，打破了傳統(tǒng)儀器只能由廠家定義，用戶無法改變的局面。隨著現(xiàn)代軟件和硬件技術(shù) 的飛速發(fā)展，儀器的智能化和虛擬化已經(jīng)成為研究的方向。虛擬儀器，它既具有傳統(tǒng)儀器的功能，又有別于其他傳統(tǒng)儀器，它能夠充分利用和發(fā)揮現(xiàn)有計算機的先進技術(shù)，使儀器的測試和測量及自動化工業(yè)系統(tǒng)的測試和監(jiān)控變得異常方便和快捷。 虛擬儀器的概念 虛擬儀器是指通過應(yīng)用程序?qū)⒂嬎銠C、軟件的功能模塊和儀器硬件結(jié)合起來，用戶可以通過友好的圖形界面 （ 通常叫做虛擬前面板，簡稱前面板 ） 來操作這臺計算機就像在操作自己定義、自己設(shè)計的一臺個人儀器一樣，從而完成對被測信號的采集、分析、判斷、顯示、數(shù)據(jù)存儲等。虛擬儀器通過軟件對數(shù)據(jù)的分析處 理、表內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 達以及圖形化用戶接口，把計算機資源 （ 如微處理器、顯示器等 ） 和儀器硬件 （ 如A/D、 D/A、 數(shù)字 I/O、定時器、信號調(diào)理等 ） 的測量能力、控制能力結(jié)合在一起。虛擬儀器突破了傳統(tǒng)儀器以硬件為主體的模式，而使用者是在操作具有測試軟件的電子計算機進行測量。 虛擬儀器技術(shù)的實質(zhì) [8]是充分利用最新的計算機技術(shù)來實現(xiàn)和擴展傳統(tǒng)儀器的功能。軟件是虛擬儀器的關(guān)鍵，當基本硬件確定以后，就可以通過不同的軟件實現(xiàn)不同的功能。用戶可以根據(jù)自己的需要，設(shè)計自己的儀器系統(tǒng)，滿足多種多樣的應(yīng)用要求。利用計算機豐富的軟、硬件資源，可以大 大突破傳統(tǒng)儀器在數(shù)據(jù)的分析、處理、表達、傳遞、儲存等方面的限制，達到傳統(tǒng)儀器無法比擬的效果。 虛擬儀器的構(gòu)成 虛擬儀器從構(gòu)成 [8]要素上講，由計算機、應(yīng)用軟件和儀器硬件等構(gòu)成；從構(gòu)成方式上講，則由以 DAQ 板 卡 和信號調(diào)理為儀器硬件而組成的 PCDAQ 測試系統(tǒng)，或以 GPIB， VXI， Serial 和 Field bus 等標準總線儀器為硬件組成的 GPIB 系統(tǒng)、 VXI系統(tǒng)、串口系統(tǒng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)等多種形式。虛擬儀器的構(gòu)成如圖 所示。 顯 示 器信 號 分 析 及 處 理數(shù) 據(jù) 發(fā)生 器A / D 轉(zhuǎn)換 器D / A 轉(zhuǎn)換 器信 號 調(diào)理 器信 號 調(diào)理 器信 號 調(diào)理 器各 類 接 口人 機 接 口信 號 輸 入 信 號 輸 出 圖 虛擬儀器的構(gòu) 成 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 目前，虛擬儀器的構(gòu)成方式有以下幾種： （ 1） PCDAQ 插卡式的 VI 這種方式用數(shù)據(jù)采集卡配以計算機平臺和虛擬儀器軟件，便可構(gòu)成各種數(shù)據(jù)采集和虛擬儀器系統(tǒng)。它充分利用了計算機的總線、機箱、電源以及軟件的便利，其關(guān)鍵在于 A/D 轉(zhuǎn)換技術(shù)。這種方式受 PC 機機箱、總線限制，存在電源功率不足，機箱內(nèi)噪聲電平較高、無屏蔽，插槽數(shù)目不多、尺寸較小等缺點。但因插卡式儀器價格便宜，因此其用途廣泛，特別適合于工業(yè)測控現(xiàn)場、各種實驗室和教學(xué)部門使用。 （ 2）并行口式的 VI 最新發(fā)展的可連接到計算機并行口的測試裝置，其硬件集成 在一個采集盒里或探頭上，軟件裝在計算機上，可以完成各種 VI 功能。它的最大好處是可以與筆記本計算機相連，方便野外作業(yè)，又可與臺式 PC 相連，實現(xiàn)臺式和便攜式兩用，非常方便。 （ 3） GPIB 總線方式的 VI GPIB(General Purpose Interface Bus)技術(shù)是 IEEE488標準的 VI早期的發(fā)展階段。它的出現(xiàn)使電子測量由獨立的單臺手工操作向大規(guī)模自動測試系統(tǒng)發(fā)展。典型的GPIB 系統(tǒng)由一臺 PC 機，一塊 GPIB 接口卡和若干臺 GP1B 儀器通過 GPIB 電纜連接而成。在標準情況下，一塊 GPIB 接口卡可帶 多達 14 臺的儀器，電纜長度可達20m。 GPIB 測試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡單，造價較低，主要市場在臺式儀器市場。適用于精確度要求高，但對計算機速率要求和總線控制實時性要求不高的場合應(yīng)用。 （ 4） VXI 總線方式的 VI VXI 總線是 VMEbus eXtension for Instrumentation 的縮寫，是高速計算機總線VME 在 VI 領(lǐng)域的擴展，有穩(wěn)定的電源，強有力的冷卻能力和嚴格的 RFI/EMI 屏蔽。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 由于它的標準開放，且具有結(jié)構(gòu)緊湊、數(shù)據(jù)吞吐能力強、定時和同步精確、模塊可重復(fù)利用眾多儀器廠家支持的優(yōu)點，得到了廣 泛的應(yīng)用。經(jīng)過多年的發(fā)展， VXI 系統(tǒng)的組建和使用越來越方便，有其他儀器無法比擬的優(yōu)勢，適用于組建大、中規(guī)模自動測量系統(tǒng)以及對速度、精度要求高的場合，但 VXI 總線要求有專用機箱、零槽管理器及嵌入式控制器造價比較高。 （ 5） PXI 總線方式的 VI PXI 總線是 PCI eXtension for Instrumentation 的縮寫，是 PCI 在 VI 領(lǐng)域的擴展。這種新型模塊化儀器系統(tǒng)是在 PCI總線內(nèi)核技術(shù)上增加了成熟的技術(shù)規(guī)范和要求形成的，具有多板同步觸發(fā)、精確定時的星形觸發(fā)、相鄰模塊間高速通訊的局部總線以及高度的可 擴展性等優(yōu)點，適用于大型高精度集成系統(tǒng)。 （ 6）網(wǎng)絡(luò)接口方式的 VI 盡管 Inter 技術(shù)最初并沒有考慮如何將嵌入式智能儀器設(shè)備連接在一起，不過 NI 等公司己經(jīng)開發(fā)了通過 Web 瀏覽器觀測這些嵌入式儀器設(shè)備的產(chǎn)品，使人們可以通過 Inter 操作儀器設(shè)備。根據(jù)虛擬儀器的特性，能夠方便的將虛擬儀器組成計算機網(wǎng)絡(luò)，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將分散在不同地理位置不同功能的設(shè)備聯(lián)系在一起，使昂貴的硬件設(shè)備、軟件在網(wǎng)絡(luò)上得以共享，減少了設(shè)備重復(fù)投資?，F(xiàn)在，有關(guān)MCN(Measurement and Control Networks)方面的標準正在積極進行，并取得了一定進展。由此可見，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將具有廣泛的應(yīng)用前景。 （ 7） USB 接口方式的 VI Universal Serial Bus(USB)因為其在 PC 機上的廣泛使用、即插即用的易用性和 高達 480Mbits/s 的傳輸速率，逐漸的成為儀器控制的主流總線技術(shù)。 USB接口被廣泛應(yīng)用，也使得工程師可以很方便的將基于 USB 的測量儀器連接到整個系統(tǒng)中。但是 USB 在儀器控制方面亦有一些缺點，比如 USB 的傳輸線沒有工業(yè)標準內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 的規(guī)格，在惡劣的環(huán)境下，可能造成數(shù)據(jù)的丟失；此外， USB 對傳 輸線的距離也有一定的限制。 無論哪種 VI 系統(tǒng)，都是將儀器硬件搭載到筆記本電腦、臺式微機或工作站等各種計算機平臺加上應(yīng)用軟件而構(gòu)成的。 由于 USB 的接口方式比較簡單，通用性強，具有熱插拔、即插即用、傳輸速度快等特點，因而采用 接口。 虛擬儀器的特點 與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器的特點在于： （ 1） 打破了傳統(tǒng)儀器的“萬能”功能概念，將信號的分析、顯示、存儲、打印和其它管理集中交由計算機來處理，充分利用計算機技術(shù)，完善了數(shù)據(jù)的傳輸、交換等性能，使得組建系統(tǒng)變得更加靈活、簡單。 （ 2） 強調(diào)“軟件就是儀 器”的新概念，軟件在儀器中充當了以往由硬件甚至整機實現(xiàn)的角色，減少了許多隨時間可能漂移、需要定期校準的分立式模擬硬件，加上標準化總線的使用，使系統(tǒng)的測量精度、測量速度和可重復(fù)性都大大提高。 （ 3）儀器由用戶自己定義，系統(tǒng)的功能、規(guī)模等均可通過軟件修改、增減，可方便地同外設(shè)、網(wǎng)絡(luò)及其它應(yīng)用設(shè)備連接。虛擬儀器的出現(xiàn)，徹底打破了傳統(tǒng)儀器由廠家定義、用戶無法改變的模式。 （ 4）鑒于虛擬儀器的開放性和功能軟件的模塊化，用戶可以將儀器的設(shè)計、使用和管理統(tǒng)一到虛擬儀器標準，使資源的可重復(fù)利用率提高，系統(tǒng)組建時間縮短，功能 易于擴展，管理規(guī)范，維護和開發(fā)的費用降低。虛擬儀器的開發(fā)廠家，為擴大虛擬儀器的功能，在測量結(jié)果的數(shù)據(jù)處理、表達模式及其變換方面發(fā)布了各種軟件，建立了數(shù)據(jù)處理的高級分析庫和開發(fā)工具庫 （ 例如測量結(jié)果的譜分析、快速傅立葉內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 變換、各種數(shù)字濾波器、卷積處理和相關(guān)函數(shù)處理、微積分、峰值和波形發(fā)生、噪聲發(fā)生、回歸分析、數(shù)值運算、時域和頻域分析等 ） ，使虛擬儀器發(fā)展成為可以組建極為復(fù)雜自動測試系統(tǒng)的儀器系統(tǒng)。 下表是虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較。 表 虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較 虛擬儀器 傳統(tǒng)儀器 軟件使得開發(fā)與維護費用低 開發(fā)與維護費用高 關(guān)鍵是軟件 關(guān)鍵是硬件 價格低，可重復(fù)用，可重配置性強 價格昂貴 用戶定義儀器功能 廠商定義儀器功能 技術(shù)更新周期 短（ 1~2 年） 技術(shù)更新周期長（ 5~10