【正文】 .. 43 PID 控制器的參數(shù)整定 .................................................................................. 45 溫度、壓力的模擬控制 ........................................................................................... 46 溫度的 PID 模擬控制 .................................................................................... 46 壓力的模擬控制 ............................................................................................ 47 系統(tǒng)調(diào)試 ................................................................................................................... 48 找出語法錯誤 ................................................................................................ 49 慢速跟蹤 ........................................................................................................ 49 斷點與單步執(zhí)行 ............................................................................................ 49 設(shè)置探針 ........................................................................................................ 49 總 結(jié) ........................................................................................................................................ 51 參考文獻 .................................................................................................................................. 52 附錄 .......................................................................................................................................... 53 致謝 .......................................................................................................................................... 54 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 4 第一章 輪胎硫化 輪胎硫化的背景 輪胎硫化是輪胎加工生產(chǎn)過程中很重要的一部分 ,橡膠在未硫化之前，分子之間沒有產(chǎn)生交聯(lián)，因此缺乏良好的物理機械性能，實用價值不大。 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)。 圖 溫度控制曲線 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 5 圖 壓力控制曲線 （ 2）當(dāng) 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。1 ℃ （ 0～ 160℃ ） （ 4） 蒸汽壓力控制精度 177。每一測溫與同層的實際誤差保證在 177。 （ 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。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 6 輪胎硫化的方式 、方法 及步驟 輪胎 硫化的方式 硫化工藝過程根據(jù)硫化介質(zhì)的不同而有明顯的區(qū)別，硫化介質(zhì)主要給硫化過程提供溫度和壓力，硫化中，內(nèi)溫和外溫通常不為同一熱源，外溫介質(zhì)一般 為蒸汽，內(nèi)溫介質(zhì)一般分為“過熱水”、“高溫蒸汽”、“蒸汽 /氮氣”和“熱氮”四種。下面簡要介紹四種內(nèi)溫硫化方式的基本步驟及優(yōu)缺點。首先采用低壓蒸氣使輪胎定型，然后利用高壓過熱水進行硫化，硫化中溫度一般為 170~180 度，內(nèi)壓一般在 ~ 兆帕。 （ 2）高溫蒸汽硫化。優(yōu)點是，時間短，硫化效率高，飽和蒸汽使硫化中能耗降低，削減了設(shè)備投資；缺點是，對輪胎生產(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。首先向膠囊中通入低壓氮氣或蒸汽進行定型，然后在通入190~210 度高壓飽和蒸汽之后，再向膠囊中通入 ~ 兆帕高純氮氣進行增壓硫化。 （ 4）熱氮硫化。目前，后兩種硫化方式較前兩種有明顯的優(yōu)勢和更廣闊市場前景。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方面的因素，一是對輪胎各項物理機械性能的保證，如抓著力、耐久性能和外觀質(zhì)量等；二是要求能在生產(chǎn)過程中降低成本，提高生產(chǎn)效率，減少能耗和 環(huán)境污染。這樣生產(chǎn)出的輪胎，經(jīng)常出現(xiàn)過硫化和欠硫化現(xiàn)象，另外工人的勞動強度大，資源浪費嚴(yán)重。 輪胎硫化的步驟 各輪胎公司采用的硫化步驟不盡相同 ， 但主要由以下步驟組成 ： （ 1） 通高溫飽和蒸汽 （ 2） 充填水 （ 視情況而定 ） （ 3） 通過熱水 （ 4） 熱水回收 （ 5）通冷卻水（視情況而定） （ 6）主排 （ 7）抽真空 （ 8）開模 第 3 步可采用 3 種方式：循環(huán)、半循環(huán)或不循環(huán)，需根據(jù)實際情況進行選取。 第 6 和 7 步可采用單路或雙路。 全蒸汽硫化一般有兩種方式：高溫蒸汽進加熱排或高溫蒸汽進，然后主排，再抽真空；高溫蒸汽進加熱排，然后低壓蒸汽進，再主排 、抽真空。 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）。抽真空可采用蒸汽或動力水，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。 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。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。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”。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 9 圖 輪胎截面圖 （ 2）如何準(zhǔn)確確定輪胎的硫化時間。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（ 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。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，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。 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。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。虛擬儀器以計算機為核心，充分利用計算機強大的 圖形界面和數(shù)據(jù)處理能力，提供對測量數(shù)據(jù)的分析處理和顯示功能。虛擬儀器測控系統(tǒng)通過信號采集設(shè)備和調(diào)理設(shè)備將計算機硬件和被測量硬件連接起來，再通過軟件取代常規(guī)儀器硬件，將計算機硬件資源與儀器硬件有機地融合為一體，從而把計算機強大的計算處理能力和儀器硬件的測量、控制能力結(jié)合在一起，大大縮小了儀器硬件的成本和體積，并通過軟件來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的顯示、存儲以及分析處理。這是虛擬儀器最大的優(yōu)點之一，有了這一點，儀器的開發(fā)和換代時間將大大縮短。源代碼庫函數(shù)為用戶構(gòu)造自己的虛擬儀器（ VI）系統(tǒng)提供了基本的軟件模塊。這樣，當(dāng)用戶從一個項目轉(zhuǎn)向另一個項目時，就能簡單地構(gòu)造出新的 VI 系統(tǒng)而不丟失己有的硬件和軟件資源。虛擬儀器技術(shù)十分符合國際上流行的“硬件軟件化”的發(fā)展趨勢，因而常被稱作“軟件儀器” 。 LabVIEW 的優(yōu)勢 和常規(guī)儀器技術(shù)相比， Nl 虛擬儀器技術(shù)有四大優(yōu)勢 (1)性能高 虛擬儀器技術(shù)是在 PC 技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以完全繼承了以現(xiàn)成即用的 PC技術(shù)為主導(dǎo)的最新商業(yè)技術(shù)的優(yōu)點，包括功能超卓的處理器和文件 FO，使您在數(shù)據(jù)高速導(dǎo)入磁盤的同時就能實時地進行復(fù)雜的分析 。 LabvlEw 環(huán)境下溫度測控系統(tǒng)的深入研究與實現(xiàn) (2)擴展性強 Nl 的軟硬件工具使得工程師和科學(xué)家們不再受硬件儀器的限制。在利用最新科技的時候，還可以把它們集成到現(xiàn)有的測量設(shè)備，最終以較少的成本加速產(chǎn)品的設(shè)計時間。 Nl 設(shè)計這一軟件構(gòu)架的初衷就是為了方便用戶的操作，同時還提內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 13 供了靈活性和強大的功能，使用戶輕松地配置、創(chuàng)建、發(fā)布、維護和修改高性能、低成本的測量和控制解決方案。隨著產(chǎn)品在功能上不斷地趨于復(fù)雜，工程師們通常需要集成多個測量設(shè)備來滿足完整的測試需求，而連接和集成這些不同設(shè)備總是要耗費大量的時間。 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(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)場總線系統(tǒng)等多種形式。 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 目前，虛擬儀器的構(gòu)成方式有以下幾種： （ 1） PCDAQ 插卡式的 VI 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 14 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)。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。 （ 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。 （ 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。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。 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。 （ 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(yán)格的 RFI/EMI 屏蔽。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內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 說明書（畢業(yè) 論文 ） 15 價比較高。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)。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。由此可見，網(wǎng)絡(luò)化虛擬儀器將具有廣泛的應(yīng)用前景。 USB 接口被廣泛應(yīng)用，也