【正文】 統(tǒng)方塊圖 溫度 反饋控制系統(tǒng)采用單回路控制系統(tǒng) ,方塊圖如下 ?其中溫度 PID 調(diào)節(jié)器是由溫度 PID 調(diào)節(jié)子程序?qū)崿F(xiàn)的 ?此時(shí)控制閥只包括進(jìn)氣閥 ?在進(jìn)行溫度控制階段 ,排氣閥始終處于關(guān)閉狀態(tài) ?此時(shí) ,系統(tǒng)輸出的控制量只對(duì)硫化罐進(jìn)氣閥的開度進(jìn)行調(diào)節(jié) ?對(duì)象為硫化罐 ,對(duì)其內(nèi)部溫度進(jìn)行控制 ?溫度給定也是由程序給定 ? 溫 度 P I D 調(diào) 節(jié) 器 控 制 閥 硫 化 罐銅 熱 電 阻 傳 感 器溫 度 給 定溫度測(cè)量偏 差溫 度_ 圖 溫度單回路控制系統(tǒng)方塊圖 壓力反饋控制系統(tǒng)也是采用單回路控制系統(tǒng) ,其方塊圖如下 ?其中壓力給定也是由編寫程序給定的 ?壓力調(diào)節(jié)器同樣由壓力調(diào)節(jié)子程序?qū)崿F(xiàn) ?當(dāng)溫度控制之后 ,便開始對(duì)硫化罐內(nèi)壓力進(jìn)行控制 ?此時(shí)控制閥還是包 括進(jìn)氣閥和排氣閥 ?系統(tǒng)輸出控制量對(duì)排氣閥的開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行控制 ?使硫化罐內(nèi)壓力嚴(yán)格按照給定壓力變化 ?同時(shí) ,當(dāng)罐內(nèi)壓力進(jìn)入飽壓階段時(shí) ,由于時(shí)間的推移 ,也需要對(duì)進(jìn)氣閥進(jìn)行控制 ,適當(dāng)?shù)难a(bǔ)氣 ,保證罐內(nèi)壓力恒定 ?對(duì)象是硫化罐 ,對(duì)其內(nèi)部的壓力進(jìn)行控制 ? 壓 力 調(diào) 節(jié) 器 控 制 閥 硫 化 罐擴(kuò) 散 硅 式 差 壓 變 送 器壓 力 給 定壓力測(cè)量偏 差壓 力_ 圖 壓力單回路控制系統(tǒng)方塊圖 第四章 智能溫度壓力控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 數(shù)據(jù)采集 (DAQ)系統(tǒng) 本設(shè)計(jì)一共設(shè)計(jì)九個(gè)采集點(diǎn) ?八個(gè)溫度采集點(diǎn) ,一個(gè)壓力采集點(diǎn) ?其中溫度采集選用的是八只銅熱電阻 ,這樣就需要有四個(gè) 銅熱電阻 調(diào)理模塊 ?每個(gè) 銅熱電阻 模塊有兩個(gè)采集通道 ?溫度采集與輸出分別占用八個(gè)模擬采集通道和八個(gè)模擬輸出通道 。 (8)支持 TCP?UDP 等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 ,網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大 ,可遙控分布在其他微機(jī)上的虛擬儀器設(shè)備 。 (6)具有比較完備的代碼接口 ,可調(diào)用 Windows 中的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) (DLL)中的函數(shù)以及 C 語言程序 ,以彌補(bǔ)自身的某些不足 。 (4)支持 550 多種標(biāo)準(zhǔn)總線設(shè)備及數(shù)據(jù)采集卡 ,如串行接口 ?GPIB?VXI 等 。 (2)采用面向?qū)ο蟮姆椒ê透拍?,有利于軟件的開發(fā)和 再利用 。從構(gòu)成方式上講 ,則由以 DAQ 板 卡 和信號(hào)調(diào)理為儀器硬件而組成的 PCDAQ 測(cè)試系統(tǒng) ,或以GPIB,VXI,Serial 和 Field bus 等標(biāo)準(zhǔn)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(chǎng)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(hào) 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(hào) 調(diào)理 器信 號(hào) 調(diào)理 器信 號(hào) 調(diào)理 器各 類 接 口人 機(jī) 接 口信 號(hào) 輸 入 信 號(hào) 輸 出 圖 虛擬儀器的構(gòu)成 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(jì)算機(jī)平臺(tái)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(jì)算機(jī)的總線 ?機(jī)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(jī)機(jī)箱 ?總線限制 ,存在電源功率不足 ,機(jī)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(diǎn) ?但因插卡式儀器價(jià)格便宜 ,因此其用途廣泛 ,特別適合于工業(yè)測(cè)控現(xiàn)場(chǎng) ?各種實(shí)驗(yàn)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(jì)算機(jī)并行口的測(cè)試裝置 ,其硬件集成在一個(gè)采集盒里或探頭上 ,軟件裝在計(jì)算機(jī)上 ,可以完成各種 VI 功能 ?它的最大好處是可以與筆記本計(jì)算 機(jī)相連 ,方便野外作業(yè) ,又可與臺(tái)式 PC 相連 ,實(shí)現(xiàn)臺(tái)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(biāo)準(zhǔn)的 VI早期的發(fā)展階段 ?它的出現(xiàn)使電子測(cè)量由獨(dú)立的單臺(tái)手工操作向大規(guī)模自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)發(fā)展 ?典型的GPIB 系統(tǒng)由一臺(tái) PC 機(jī) ,一塊 GPIB 接口卡和若干臺(tái) GP1B 儀器通過 GPIB 電纜連接而成 ?在標(biāo)準(zhǔn)情況下 ,一塊 GPIB 接口卡可帶多達(dá) 14 臺(tái)的儀器 ,電纜長(zhǎng)度可達(dá) 20m?GPIB 測(cè)試系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和命令簡(jiǎn)單 ,造價(jià)較低 ,主要市場(chǎng)在臺(tái) 式儀器市場(chǎng) ?適用于精確度要求高 ,但對(duì)計(jì)算機(jī)速率要求和總線控制實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)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(jì)算機(jī)總線VME 在 VI 領(lǐng)域的擴(kuò)展 ,有穩(wěn)定的電源 ,強(qiáng)有力的冷卻能力和嚴(yán)格的 RFI/EMI屏蔽 ?由于它的標(biāo)準(zhǔn)開放 ,且具有結(jié)構(gòu)緊湊 ?數(shù)據(jù)吞吐能力強(qiáng) ?定時(shí)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(diǎn) ,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(shì) ,適用于組 建大 ?中規(guī)模自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)以 及對(duì)速度 ?精度要求高的場(chǎng)合 ,但 VXI 總線要求有專用機(jī)箱 ?零槽管理器及嵌入式控制器造價(jià)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(kuò)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(shí)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(kuò)展性等優(yōu)點(diǎn) ,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(cè)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(jì)算機(jī)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 ?現(xiàn)在 , 有關(guān)MCN(Measurement and Control Networks)方面的標(biāo)準(zhǔn)正在積極進(jìn)行 ,并取得了一定進(jìn)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?yàn)槠湓?PC 機(jī)上的廣泛使用 ?即插即用的易用性和 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(cè)量?jī)x器連接到整個(gè)系統(tǒng)中 ?但是 USB 在儀器控制方面亦有一些缺點(diǎn) ,比如 USB 的傳輸線沒有工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格 ,在惡劣的環(huán)境下 ,可能造成數(shù)據(jù)的丟失 。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 ? 圖 輪胎截面圖 (2)如何準(zhǔn)確確定輪胎的硫化時(shí)間 ?硫化中 ,外界條件一般存在一定的波動(dòng) ,它對(duì)輪胎的硫化效應(yīng)影響很大 ?常規(guī)硫化時(shí)間采用固 定周期法 ,不考慮硫化過程邊界條件的波動(dòng)情況 ,每個(gè)輪胎的硫化周期都是同一設(shè)定值 ,硫化時(shí)間整定按系統(tǒng)參數(shù)變化最壞的情況進(jìn)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(duì)于問題 (1),通過國(guó)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 。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(gè)主要問題 [6]? (1)如何提高輪胎內(nèi)部各點(diǎn)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(shí) ,輪胎內(nèi)部各部分的組成材料是不同的 ,圖 ?其中 ,胎冠是整個(gè)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(gè)部分 ,各部分材料的物性差別很大 。 (5)測(cè)溫輸入點(diǎn)為 9點(diǎn) ,即罐體上 ,中 ,下各 3點(diǎn) ?每一測(cè)溫與同層的實(shí)際誤差保證在177。高溫蒸汽進(jìn)加熱排 ,然后低壓蒸汽進(jìn) ,再主排 ?抽真空 ?其中熱排是為了把膠囊中的冷凝水排出 ? 充氮?dú)饬蚧€需要增加兩個(gè)步驟 ,即放氣 (排出膠囊下部的低溫氮?dú)?)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(shí)間的長(zhǎng)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(duì)主排的效果至關(guān)重要 ?抽真空可采用蒸汽或動(dòng)力水 ,只需將 膠囊從胎里脫出并適當(dāng)收縮 ,以便輪胎能輕松取出即可 ?若抽真空過度 ,膠囊會(huì)緊貼中心機(jī)構(gòu) ,上環(huán)下降時(shí)容易夾破膠囊 (B 型硫化機(jī) )? 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(duì)整個(gè)硫化過程進(jìn)行自動(dòng)控制 ,且各段溫度?時(shí)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 (2)當(dāng) 溫度達(dá)不到要求時(shí) ,根據(jù)公式自動(dòng)計(jì)算等效硫化時(shí)間 ,自動(dòng)進(jìn)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(shí)間 τ2溫度為 t2 的硫化時(shí)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。缺點(diǎn)是 ,對(duì)輪胎生產(chǎn)中其它工序的設(shè)備和 裝置有嚴(yán)格的要求 ,硫化中 ,內(nèi)壓偏低 ,容易造成局部壓力不足 ? (3)蒸汽 /氮?dú)饬蚧??首先向膠囊中通入低壓氮?dú)饣蛘羝M(jìn)行定型 ,然后在通入190~210 度高壓飽和蒸汽之后 ,再向膠囊中通入 ~ 兆帕高純氮?dú)膺M(jìn)行增壓硫化 ?優(yōu)點(diǎn)是 ,與全蒸汽硫化方式相比 ,減少了蒸汽耗費(fèi) ,降低了能源消耗 ,增加了膠囊壽命 ,提高了合格率 ? (4)熱氮硫化 ?將經(jīng)過提純和干燥后的氮?dú)怆娂訜嶂?180 度左右之后 ,再用壓縮機(jī)將其加壓至 兆帕 ,通過專用循環(huán)裝置使其在膠囊內(nèi)循環(huán) ?目前 ,后兩種硫化方式較前兩種有明顯的優(yōu)勢(shì)和更廣闊市場(chǎng)前景 ?但在實(shí)際 應(yīng)用中 ,它們都有一些共同的問題需要考慮 ,如氣體泄露 ?溫差 ?溫度下降等 ,其硫化工藝也尚存在一些不完善的地方 ,有待進(jìn)一步從理論和實(shí)際兩個(gè)方面著手改進(jìn) ?硫化工藝過程取決硫化介質(zhì) ,而硫化介質(zhì)的選取必須綜合考慮兩個(gè)方面的因素 ,一是對(duì)輪胎各項(xiàng)物理機(jī)械性能的保證 ,如抓著力 ?耐久性能和外觀質(zhì)量等 。imitative instrument 目 錄 摘 要 .................................................................................................................................... I Abstract .................................................................................................................................. II 第一章 引 言 ....................................................................................................................... 1 輪胎硫化的目的及意義 ........................................................................................ 1 輪胎硫化的方式及步驟 ........................................................................................ 1 硫化的方式 ................................................................................................. 1 硫化的步驟 ................................................................................................. 3 輪胎硫化的工藝要求 ............................................................................................ 4 硫化過程的主要問題 ............................................................................................ 5 第二章 虛擬儀器的概述 .............................................................