GK400N密煉機(jī)氣動(dòng)上頂栓壓縮空氣的二次利用

PAGE26GK400N密煉機(jī)氣動(dòng)上頂栓壓縮空氣的二次利用第一章緒論P(yáng)AGE3第一章緒論1.1選題目的及意義密煉機(jī)是輪胎企業(yè)煉膠工序中的關(guān)鍵設(shè)備，也是輪胎制造過程中耗能最大的設(shè)備，占輪胎企業(yè)所有設(shè)備能耗的1/3以上，所以要實(shí)現(xiàn)降低能耗，對(duì)密煉機(jī)的升級(jí)改造首當(dāng)其沖。在本世紀(jì)前，國(guó)內(nèi)輪胎行業(yè)普遍使用氣動(dòng)上頂栓密煉機(jī)。氣動(dòng)上頂栓密煉機(jī)具有輸出力以及工作速度的調(diào)節(jié)非常容易，排氣處理簡(jiǎn)單、不污染環(huán)境，介質(zhì)為空氣，較之液壓介質(zhì)來說不易燃燒，故使用安全的特點(diǎn)，但在煉膠效率、煉膠質(zhì)量等方面都不盡如人意，煉膠的單位能耗也較高。本世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)各大輪胎廠開始出現(xiàn)液壓上頂栓密煉機(jī)，此種密煉機(jī)較氣動(dòng)上頂栓密煉機(jī)在產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本等方面有很大改觀。由于企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)有的大量氣動(dòng)上頂栓密煉機(jī)仍承擔(dān)著主要作用，因此對(duì)氣動(dòng)上頂栓密煉機(jī)進(jìn)行必要的技術(shù)改造，使之在使用成本、單位能耗上得到較大改進(jìn)便具有重要現(xiàn)實(shí)意義。GK400N密煉機(jī)是三角集團(tuán)一段混煉的主要設(shè)備，它的上頂栓在上升和下降時(shí)，壓縮空氣直接排到外界環(huán)境中，這樣勢(shì)必造成資源的浪費(fèi)和成本的提高，當(dāng)對(duì)上頂栓氣壓回路進(jìn)行一定的改造，壓縮空氣將被二次利用，這將直接降低成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也起到了節(jié)能的作用?，F(xiàn)在的各大輪胎廠密煉機(jī)上頂栓仍為氣動(dòng)控制，如要進(jìn)行更新?lián)Q代，不僅耗資巨大，而且執(zhí)行起來比較困難，還影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行，所以對(duì)現(xiàn)有設(shè)備的改造意義重大。1.2三角集團(tuán)簡(jiǎn)介三角集團(tuán)始建于1976年，具有30多年專業(yè)生產(chǎn)制造輪胎的歷史。主要產(chǎn)品包括轎車和輕卡子午胎、卡客車子午胎、工程子午胎、巨型工程子午胎、巨型斜交工程胎和普通斜交胎等產(chǎn)品，年生產(chǎn)能力2200多萬(wàn)套，其中子午胎1800萬(wàn)套，同時(shí)具備煉膠能力40萬(wàn)噸，輪胎翻新能力50萬(wàn)條，以及獨(dú)立的研發(fā)能力，建有國(guó)家級(jí)技術(shù)開發(fā)中心和博士后科研工作站，是全國(guó)最大的綜合性供產(chǎn)銷研一體化輪胎企業(yè)。三角還獲得了來自60個(gè)經(jīng)濟(jì)體或國(guó)家覆蓋全球所有國(guó)家和地區(qū)的官方產(chǎn)品認(rèn)證，其中包括CCC、ECE、DOT、E-SOUND、INMETRO、LATU、GSO、SNI等，以及固特異、卡特彼勒、沃爾沃等公司的苛刻的技術(shù)性能測(cè)試，成為其全球戰(zhàn)略合作伙伴。在中國(guó)國(guó)內(nèi)，三角處于市場(chǎng)領(lǐng)先位置，同時(shí)在重汽、一汽、二汽、上海通用、通用五菱、奇瑞、長(zhǎng)安、臨工、山工、徐工等50多家汽車制造企業(yè)提供配套服務(wù)。三角集團(tuán)始終秉持“為消費(fèi)者提供最有價(jià)值的產(chǎn)品和服務(wù)，堅(jiān)持社會(huì)責(zé)任和綜合社會(huì)效益協(xié)調(diào)與可持續(xù)增長(zhǎng)為基礎(chǔ)，激勵(lì)和發(fā)展員工為目標(biāo)”，全力推進(jìn)企業(yè)的國(guó)際化進(jìn)程，向全球輪胎領(lǐng)域領(lǐng)先行列邁進(jìn)[1]。1.3我國(guó)橡膠機(jī)械的發(fā)展改革開放以來，經(jīng)過三十多年消化吸收及創(chuàng)新，我國(guó)橡膠機(jī)械取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。尤其是近幾年通過與世界輪胎巨頭米其林、固特異、普利司通等公司的商貿(mào)與交流。我國(guó)橡膠機(jī)械在品種、數(shù)量和質(zhì)量等方面有了一個(gè)質(zhì)的飛躍，達(dá)到世界先進(jìn)水平之列。迄今世界輪胎巨頭前十強(qiáng)已全部批量使用我國(guó)橡膠機(jī)械。在《歐洲橡膠雜志》（ERJ）公布的一年一度的全球頂級(jí)制造商排名中，我國(guó)連續(xù)五年有十幾家企業(yè)榜上有名。2008年我國(guó)橡膠機(jī)械銷售收入超過12億美元，占全球橡膠機(jī)械的三分之一，已無可爭(zhēng)辯的成為世界橡膠機(jī)械的生產(chǎn)大國(guó)。我國(guó)密煉機(jī)的主要生產(chǎn)廠家為益陽(yáng)橡塑機(jī)械集團(tuán)及大連冰山橡塑股份有限公司。目前我國(guó)子午線輪胎用的密煉機(jī)流行高壓、高速、大功率，主導(dǎo)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的主要是270L、370L或400L的F型或GK型密煉機(jī)。在高速大功率條件下2.5至4分鐘就可以混煉一車料，高效節(jié)能。密煉機(jī)的轉(zhuǎn)子目前有切線型和嚙合型兩種類型。W&P公司的技術(shù)，可以提供GK90E、GK150E、GK250E、GK320E四種型號(hào)的嚙合型密煉機(jī)。切線型轉(zhuǎn)子密煉機(jī)依然是我國(guó)子午線輪胎生產(chǎn)中制備膠料的主要機(jī)型，常用規(guī)格270L密煉機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速有20/40r/min，30/60r/min，15/20/30/40r/min，20/30/40/60r/min及4-40r/min、6-60r/min、7-70r/min等多種速度可供選用。轉(zhuǎn)子構(gòu)型有標(biāo)準(zhǔn)型、標(biāo)準(zhǔn)四棱型、高效四棱型、同步型、終煉型和ZZ2型等多種形式，可根據(jù)不同的煉膠工藝的需要進(jìn)行選用。轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率提高到1000KW或1100KW、1500KW，最高配備到1800KW，適用于強(qiáng)力煉膠。壓料裝置由氣壓式改為液壓式，壓力高而穩(wěn)定，壓砣對(duì)膠料的單位壓力從0.2-0.3Mpa提高到0.8Mpa。隨著我國(guó)加入WTO及世界經(jīng)濟(jì)的一體化，我國(guó)的橡膠機(jī)械的控制水平已能與世界同步，世界上新興起的控制技術(shù)都很快在我國(guó)橡膠機(jī)械上運(yùn)用，我國(guó)橡膠機(jī)械已有長(zhǎng)足的進(jìn)步，具備自主創(chuàng)新能力。密煉機(jī)在大力推廣密煉系統(tǒng)自主化、智能化、群控話的同時(shí)，還特別注重單機(jī)和系統(tǒng)的安全保護(hù)系統(tǒng)的完善化。我國(guó)橡膠機(jī)械的主要生產(chǎn)廠家已將產(chǎn)品批量成套出口米其林、普利司通、固特異等，給國(guó)外公司留下“中國(guó)橡機(jī)物美價(jià)廉”的良好聲譽(yù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界輪胎前十強(qiáng)已全部批量選用我國(guó)的橡膠機(jī)械產(chǎn)品，2008年我國(guó)橡膠機(jī)械出口已達(dá)到1.6億美元，這對(duì)我們爭(zhēng)取更多的國(guó)際橡膠機(jī)械商機(jī)有利。我國(guó)橡膠機(jī)械比以往更加重視橡膠機(jī)械國(guó)際市場(chǎng)的開拓，ITEC等展覽不時(shí)有我國(guó)橡膠機(jī)械的身影，世界主流媒介不時(shí)有我國(guó)橡膠機(jī)械的聲音。未來幾年我國(guó)幾個(gè)大的橡膠機(jī)械將逐漸實(shí)現(xiàn)由“國(guó)內(nèi)工廠”向“國(guó)際化公司”的轉(zhuǎn)化。同時(shí)我國(guó)從國(guó)外進(jìn)口將大幅減少，橡膠機(jī)械的貿(mào)易逆差已在2008年基本平衡[2]。我國(guó)正逐漸成為世界橡膠機(jī)械的中心。隨著世界的輪胎中心向我國(guó)轉(zhuǎn)移，世界橡膠機(jī)械的中心也正向我國(guó)轉(zhuǎn)移。日本神戶制鋼、荷蘭VMI、捷克MATADOR公司及美國(guó)法雷爾等都已在我國(guó)建立合資或獨(dú)資廠。臺(tái)資精元公司在我國(guó)大陸的銷售收入已大大超過其臺(tái)灣總部。德國(guó)克虜伯也在與我國(guó)洽談合作事宜。美國(guó)最近有多家橡膠機(jī)械企業(yè)來華洽談合作事宜。我國(guó)較發(fā)達(dá)裝備業(yè)、廉價(jià)的勞動(dòng)力、與輪胎的“群居”效應(yīng)以及巨大的需求將吸引越來越多的世界橡膠機(jī)械供應(yīng)商來華投資，未來幾年在我國(guó)將有更多的外資、合資橡膠機(jī)械公司。1.4密煉機(jī)的發(fā)展混煉是生膠制成半成品或成品或缺的一道工藝過程。人們首先是利用開煉機(jī)來完成混煉工藝，但是隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)及對(duì)提高生產(chǎn)效率欲望的愈加強(qiáng)烈，一種密閉式煉膠機(jī)（即密煉機(jī)）取而代之，密煉機(jī)是橡膠制品進(jìn)行混煉加工生產(chǎn)采用的主要設(shè)備之一。密煉機(jī)主機(jī)主要由三大部分組成：轉(zhuǎn)子、密煉室與上頂栓，其工作時(shí)，密煉室是密閉的混煉過程中物料不會(huì)輕易外泄，可避免混合物中添加劑的飛揚(yáng)及損失，保證了配方的完整性和混煉膠質(zhì)量的均勻性，另外可以加入液態(tài)添加劑。密煉室的密閉有效的改善了工作環(huán)境，降低了工作場(chǎng)所的粉塵污染及勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短了生產(chǎn)周期，節(jié)約了能源，提高了生產(chǎn)效率，并為自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于橡膠加工創(chuàng)造了條件，因此密煉機(jī)已經(jīng)成為橡膠工業(yè)中最關(guān)鍵的混煉設(shè)備[3]。自密煉機(jī)問世以來，經(jīng)過近一個(gè)世紀(jì)的發(fā)展變化，其結(jié)構(gòu)形式和性能在不斷的更新完善，品種也在不斷增加。密煉機(jī)的發(fā)展過程主要經(jīng)歷了以下六個(gè)階段：第一階段：從1820年至1876年，是密煉機(jī)的早期發(fā)展階段。這一階段主要代表是英國(guó)的ThomasHancock于19世紀(jì)早期設(shè)計(jì)的“單轉(zhuǎn)子密煉機(jī)”（TheSingle-RotorMasticator）和美國(guó)麻省的NathanielGoodwin公司于1865年發(fā)明的“石英碾磨機(jī)”（TheQuartzMill）以及俄亥俄州的JamesBarden和Crudden于1875年發(fā)明的“旋轉(zhuǎn)攪拌機(jī)”（TheRotaryChurn）。可以認(rèn)為“石英碾磨機(jī)”是剪切型轉(zhuǎn)子密煉機(jī)的前身，而“旋轉(zhuǎn)攪拌機(jī)”則是嚙合型轉(zhuǎn)子的前身。第二階段：從1876年至1910年，是建立早期密煉機(jī)混煉技術(shù)的發(fā)展階段。這一階段，德國(guó)斯圖加特的Fergburger、PaulPfleiderer和Harmannwerner等人相互合作，制造出了多種形式的密煉機(jī)，并申請(qǐng)了多項(xiàng)專利。這些類型的密煉機(jī)，其轉(zhuǎn)子的形狀已經(jīng)開始接近現(xiàn)代的剪切型密煉機(jī)轉(zhuǎn)子。第三階段：從1910年至1915年，是橡膠工業(yè)用密煉機(jī)的早期發(fā)展階段。因?yàn)樵?0世紀(jì)初，橡膠工業(yè)得到了迅速發(fā)展，從而對(duì)密煉機(jī)的要求變得十分迫切。轉(zhuǎn)子的突棱也呈現(xiàn)了螺旋形，德國(guó)的WernerPfleiderer的GK系列密煉機(jī)從此登上了歷史舞臺(tái)。第四階段：從1916年至1935年，是FernleyBanbury密煉機(jī)的發(fā)展階段。主要是因?yàn)锽anbury發(fā)明了真正意義上的密煉機(jī)，它是剪切型密煉機(jī)。1926年至1930年左右坎普特發(fā)明了斷面為三角形的密煉機(jī)，對(duì)密煉機(jī)的發(fā)展做出很大的貢獻(xiàn)，成為一種新型密煉機(jī)類型。在1934年，英國(guó)的弗蘭西斯·邵公司發(fā)明了另一種類型的密煉機(jī)，即嚙合型密煉機(jī)。在這一階段，可以說是密煉機(jī)種類發(fā)展的最快階段。第五階段：從1936年至1985年，是新型密煉機(jī)的發(fā)展階段。這一階段轉(zhuǎn)子構(gòu)型和密煉機(jī)整體變化較多，各種新型轉(zhuǎn)子、機(jī)臺(tái)層出不窮，上頂栓的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)及控制方式都發(fā)生了質(zhì)的變化。但是，由于液壓密封技術(shù)及電液比例技術(shù)的落后，只能采用噪聲較大的氣動(dòng)上頂栓，來彌補(bǔ)液壓傳動(dòng)由于泄露而引起的諸如污染嚴(yán)重等一系列問題。第六階段：從1986年至今，也叫現(xiàn)代階段，是密煉機(jī)技術(shù)發(fā)展更加完善的階段。這一時(shí)期，密煉機(jī)的新技術(shù)、新成果不斷涌現(xiàn)，從事密煉機(jī)方面研究的單位和人員亦不斷增加，并提出了一系列的混煉理論和新的專利，研究出了許多成果，發(fā)表了許許多多的有關(guān)密煉機(jī)方面的論文。隨著液壓傳動(dòng)性問題、電液比例精度及液壓油對(duì)污染敏感度的降低，氣壓上頂栓逐步被液壓上頂栓取而代之。目前，市場(chǎng)上又出現(xiàn)一種新型導(dǎo)向銷式液壓壓料裝置的密煉機(jī)，這種密煉機(jī)不僅提高了密煉機(jī)的整體性能，而且能拓寬用戶的選擇范圍與國(guó)內(nèi)外常用的液壓壓料裝置密煉機(jī)相比，其顯著特點(diǎn)是節(jié)能降耗且受力合理[4]。第二章密煉機(jī)的介紹PAGE11第二章密煉機(jī)的介紹2.1密煉機(jī)的基本結(jié)構(gòu)密煉機(jī)主要結(jié)構(gòu)參見圖2.1，2.1.1壓料裝置和加料裝置壓料裝置(圖2.2)有液壓、氣動(dòng)兩種形式，發(fā)展趨勢(shì)液壓有代替氣動(dòng)趨勢(shì)。壓料裝置壓料裝置耐磨板加料裝置密封裝置卸料門轉(zhuǎn)子鎖緊裝置氣口底座擋圈密煉室進(jìn)料口鍵進(jìn)出水管夾板圖2.2壓料及加料裝置圖2.2壓料及加料裝置圖1密煉機(jī)基本結(jié)構(gòu)圖2.1密煉機(jī)的基本結(jié)構(gòu)圖2.1密煉機(jī)的基本結(jié)構(gòu)1.液壓式壓料裝置液壓式壓料裝置，主要由主要由兩個(gè)油缸、推桿、壓砣、導(dǎo)向桿等部件組成。用帶有四個(gè)反饋的閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，上頂栓的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1)壓力穩(wěn)：設(shè)定壓力與實(shí)際壓力的誤差小于1%。(2)速度快：壓砣上升和下降的時(shí)間均為4秒。(3)壓力寬：壓砣對(duì)膠料的壓力可以在0—0.8MPa之間隨時(shí)任意可調(diào)。(4)變壓快：壓力可以隨時(shí)任意地進(jìn)行改變，壓力變換的響應(yīng)時(shí)間小于0.5秒。(5)液壓鎖：在壓液壓系統(tǒng)中設(shè)有一個(gè)液壓鎖，此鎖可以隨時(shí)任意地把壓砣鎖定在全行程中的任何一個(gè)位置上。2.氣動(dòng)式壓料裝置氣動(dòng)式壓料裝置（圖2.3）由壓料氣缸與壓砣等組成。圖2.3壓料裝置壓砣對(duì)膠料的壓力，可根據(jù)煉膠工藝要求，設(shè)計(jì)成有級(jí)或無級(jí)可調(diào)節(jié)方式。壓料氣缸上帶有緩沖裝置，氣缸座設(shè)有兩道密封，兩層導(dǎo)向。壓砣有單面坡與雙面坡兩種結(jié)構(gòu)，壓砣底面有V型、弧面V型、平底V型等多種型式。壓砣壓料表面進(jìn)行鍍硬鉻或堆焊耐磨硬質(zhì)合金等硬化處理?；钊麠U與壓砣的聯(lián)結(jié)有銷式或法蘭式，壓砣有通水冷卻與不通水兩種類型。壓砣與加料口的間隙也分成普通間隙型與緊密間隙型，緊密間隙型的壓砣四角鑲有可更換的耐磨板。圖2.3壓料裝置3.加料裝置加料裝置（圖2.4）主要由左、右側(cè)板、后墻、后門、加料門、加料門油缸、安全銷、吸塵罩等零部件組成。右側(cè)板上設(shè)有兩個(gè)安全銷，一個(gè)用于停機(jī)后壓砣提升到最高位置維修，將安全銷插進(jìn)以防壓砣落下來發(fā)生意外事故，另一個(gè)是加料門安全銷，檢修時(shí)門打開將安全銷插上。短耐磨板長(zhǎng)耐磨板邊支架擋圈密封裝置短耐磨板長(zhǎng)耐磨板邊支架擋圈密封裝置TB轉(zhuǎn)子卸料門座卸料門密煉室圖2.5密煉裝置圖2.4加壓料裝置2.1.2密煉裝置1.密煉室密煉室（圖2.5、圖2.6）由鍛鋼件內(nèi)壁和鋼板焊接而成，并經(jīng)嚴(yán)格試水壓檢測(cè)確保焊接質(zhì)量。采用鉆孔冷卻，冷卻效果好，內(nèi)壁表面堆焊硬質(zhì)合金，提高耐磨性和壽命。2.邊支架邊支架（圖2.7）為鑄鋼件（或球墨鑄鐵），具有足夠的強(qiáng)度和剛度。與膠料接觸部分襯有硬化處理的耐磨擋圈。前后密煉室裝在兩個(gè)邊支架槽口內(nèi)，通過四塊耐磨板定位，耐磨板用螺栓和邊支架緊固，使得密煉室部分成為一個(gè)整體，具有很強(qiáng)剛性。同時(shí)，磨板磨損后可以更換，以保證密煉室喉部與壓鉈周邊的間隙[6]。圖2.6密煉室圖2.6密煉室圖2.7邊支架3.轉(zhuǎn)子支承圖2.8轉(zhuǎn)子端面密封裝置轉(zhuǎn)子支承采用內(nèi)孔帶錐度的雙列向心球面滾子軸承，并配有手動(dòng)高壓油泵，裝卸十分方便。軸承處還設(shè)有測(cè)溫電阻，以監(jiān)測(cè)軸承的溫度。圖2.8轉(zhuǎn)子端面密封裝置4.轉(zhuǎn)子端面密封裝置密煉機(jī)轉(zhuǎn)子端面密封的好壞，是衡量密煉機(jī)性能的重要指標(biāo)之一，也是確保煉膠質(zhì)量，減少工作環(huán)境污染的重要環(huán)節(jié)。轉(zhuǎn)子密封裝置結(jié)構(gòu)型式有多種多樣，但對(duì)于端面接觸式密封，總的可分為內(nèi)壓式和外壓式兩類。5.轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子是密煉機(jī)性能好壞的關(guān)鍵所在。三角對(duì)轉(zhuǎn)子的研究工作，配備了專門研究人員和實(shí)驗(yàn)設(shè)備，從事各種轉(zhuǎn)子的理論研究與實(shí)驗(yàn)，開發(fā)了多種結(jié)構(gòu)型式的轉(zhuǎn)子。三角根據(jù)粘彈性流變理論及各種煉膠工藝與技術(shù)開發(fā)出270密煉機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)型式有：SB四棱標(biāo)準(zhǔn)型轉(zhuǎn)子、SG四棱高效型轉(zhuǎn)子、TB型（同步技術(shù)）轉(zhuǎn)子、SZ四棱終煉型等[8]。2.1.3卸料裝置和鎖緊裝置圖2.9卸料門除老機(jī)（75L、25L）卸料裝置為滑動(dòng)式卸料門外，新機(jī)的卸料裝置均為下落式卸料門，卸料門（圖2.8）鉆孔冷卻。卸料門采用鍛鋼制成，剛性大，強(qiáng)度高。卸料門翻轉(zhuǎn)采用雙齒條驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行平穩(wěn)、可靠。圖2.9卸料門卸料門（圖2.9）與膠料接觸面，堆焊硬質(zhì)合金，耐磨損，使用壽命長(zhǎng)。鎖緊裝置采用曲拐式鎖緊機(jī)構(gòu)，與插板式鎖緊機(jī)構(gòu)相比其鎖緊力強(qiáng)、開鎖自如，消除了由于鎖不緊造成卸料門漏料漏粉現(xiàn)象。鎖緊裝置（圖2.10）結(jié)構(gòu)形式及自鎖角度的計(jì)算鎖緊裝置結(jié)構(gòu)形式，目前有三種：1.兩端插銷式；2.側(cè)面插板式；3.曲拐式。2.1.4冷卻系統(tǒng)圖2.10卸料與鎖緊裝置全方位冷卻。與膠料接觸的零部件均采用強(qiáng)制通道的通水冷卻，如前后密煉室、轉(zhuǎn)子、擋圈、壓砣、卸料門均為鉆孔通道，為溫控系統(tǒng)提供了足夠的熱交換面積。圖2.10卸料與鎖緊裝置2.1.5減速器隨著膠料越來越硬，電機(jī)功率也越來越大，270密煉機(jī)減速器也進(jìn)行了充分的強(qiáng)化，采用大模數(shù)齒輪，低炭合金鋼齒面滲碳淬火。進(jìn)口磨齒機(jī)與檢測(cè)設(shè)備，全面提高制造精度，以確保萬(wàn)無一失。另外對(duì)于機(jī)械變速的減速器，采取外協(xié)制造[10]。2.1.6傳動(dòng)方式傳動(dòng)方式有多種，供用戶選用：1.主電機(jī)為交流單速電機(jī)，通過機(jī)械變擋達(dá)到轉(zhuǎn)子變速的目的。如XM-270×20×30×40×60、XM-270×15×20×30×40等四速密煉機(jī)就是此類型。2.主電機(jī)為直流電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子可無級(jí)變速。如XM-270x(4～40)、XM-270x(6～60)、XM-270x(6～60)等就是此類型密煉機(jī)。3.雙速交流電機(jī)，轉(zhuǎn)子速度為雙速的。2.1.7溫控系統(tǒng)溫控系統(tǒng)對(duì)轉(zhuǎn)子、混煉室、卸料門、壓砣、擋圈、定圈進(jìn)行通水冷卻。常用的溫控裝置有三種：1.箱式溫控裝置。屬開式水控，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修量小，成本較低。但泵功率較大（比同一等級(jí)管式水控高1級(jí)）。不能用軟化水。2.管式溫控裝置。屬半封閉水控?？刂凭雀?，節(jié)水、節(jié)能。比例調(diào)節(jié)要求用戶氣源為儀表氣，要求較高。3.閉路循環(huán)溫控裝置，用軟化水，節(jié)水，控制精度高。可以根據(jù)工藝要求與膠料配方一起對(duì)溫度值進(jìn)行設(shè)定，用電加熱器和通冷卻水對(duì)通道內(nèi)軟化水進(jìn)行加熱或冷卻，用PLC進(jìn)行溫度控制。所有元件及管路均安裝在一個(gè)封閉柜內(nèi)，控溫精度達(dá)±1.5℃2.1.8智能控制系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)是將橡膠混煉理論和密煉機(jī)流變理論相結(jié)合，對(duì)混煉過程中投入大量填料前和各種配合劑混入膠料后，直至排膠前，加工物料的粘度與轉(zhuǎn)子扭矩成正比，與瞬時(shí)功率成正比。并將膠料整個(gè)混煉過程的瞬時(shí)功率曲線及有關(guān)參數(shù)記錄下來，從而可以分析混煉膠的各種性能，及預(yù)測(cè)混煉膠的塑性（粘度）值、分散值指標(biāo)[15]。2.1.9密煉機(jī)混煉控制系統(tǒng)的主要功能1.豐富密煉機(jī)混煉信息顯示?？娠@示瞬時(shí)功率、溫度、上頂栓壓力三種曲線，及班組、操作員、生產(chǎn)時(shí)間、膠料品種、生產(chǎn)間隔時(shí)間、主電機(jī)轉(zhuǎn)速狀態(tài)、手動(dòng)自動(dòng)間隔時(shí)間、當(dāng)前動(dòng)作執(zhí)行種類、及全自動(dòng)故障類型。2.在線預(yù)測(cè)功能?？蛇x擇兩種不同的建模方法建立膠料粘度、炭黑分散的數(shù)學(xué)模型每車膠結(jié)束時(shí)可預(yù)測(cè)出該車膠料的塑性（粘度）值、分散值。3.新增加的功能。除傳統(tǒng)的溫度、能量、時(shí)間控制外，增加了瞬時(shí)功率、粘度控制、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的控制。4.真正的多任務(wù)功能。在混煉監(jiān)控的同時(shí)，可修改生產(chǎn)計(jì)劃、控制參數(shù)，及查詢數(shù)據(jù)，及操作其他計(jì)劃任務(wù)。5.控制過程的模糊設(shè)定，避免了傳統(tǒng)控制由于等待回答信號(hào)，導(dǎo)致控制系統(tǒng)死循環(huán)和混煉時(shí)間過長(zhǎng)。6.控制對(duì)象全面開放。用戶可隨膠料品種，及實(shí)際生產(chǎn)情況，任意定義混煉過程中的控制對(duì)象，及電機(jī)轉(zhuǎn)速（直流電機(jī)）、上頂栓壓力。7.即時(shí)選擇打印曲線、查詢打印曲線、配方打印功能。8.生產(chǎn)報(bào)表、工藝報(bào)表生成功能，可產(chǎn)生任意班組、任意時(shí)間段、任意一種配方的生產(chǎn)報(bào)表及工藝報(bào)表。9.同步通訊功能?？蓪⒖刂茩C(jī)臺(tái)連成網(wǎng)，做到遠(yuǎn)程監(jiān)控。10.機(jī)箱故障報(bào)警。2.1.10密煉機(jī)生膠秤量控制及混煉過程信息顯示系統(tǒng)的主要功能可在秤量現(xiàn)場(chǎng)，同步顯示混煉過程的瞬時(shí)功率、溫度曲線、煉膠時(shí)間，向工人直接描述了膠料混煉過程的變化；可顯示生產(chǎn)計(jì)劃，即生產(chǎn)品種、計(jì)劃生產(chǎn)車數(shù)、余下生產(chǎn)車數(shù)、配方名稱；可顯示當(dāng)前膠料生產(chǎn)時(shí)間、2車膠料之間的等待時(shí)間；可顯示秤量膠料的品種名稱、設(shè)定重量、秤量符合信息；在每一種膠料秤量合格后，自動(dòng)顯示出下一種膠料的設(shè)定重量，同時(shí)將皮帶秤清零；對(duì)未在超差范圍內(nèi)的秤量，計(jì)算機(jī)將自動(dòng)鎖死進(jìn)料皮帶不允許進(jìn)料生產(chǎn)，只有通過技術(shù)管理人員許可后方可解鎖；對(duì)違規(guī)秤量膠料自動(dòng)標(biāo)記，可在“密煉機(jī)微機(jī)智能控制系統(tǒng)”上通過“質(zhì)量報(bào)表”顯示該車的代號(hào)、生產(chǎn)時(shí)間等；可查詢當(dāng)前膠料的混煉工藝，方便工藝執(zhí)行的監(jiān)督[18]。2.1.11密煉機(jī)上位機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能隨著工廠控制機(jī)臺(tái)的增加，車間管理水平的提高，對(duì)密煉機(jī)智能控制系統(tǒng)的集中遠(yuǎn)程控制管理提出了新的要求。為此開發(fā)了“密煉機(jī)微機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)”（簡(jiǎn)稱為上位機(jī)系統(tǒng)），而將直接控制密煉機(jī)工作的“密煉機(jī)微機(jī)智能監(jiān)控系統(tǒng)”簡(jiǎn)稱為下位機(jī)系統(tǒng)，兩者是有機(jī)的結(jié)合，互相有著密切的關(guān)系。監(jiān)控多臺(tái)下位機(jī)的工作狀態(tài)，實(shí)時(shí)顯示混煉過程中的工作曲線；具有遠(yuǎn)程控制能力，可向下位機(jī)發(fā)送計(jì)劃、配方文件；對(duì)混煉工藝參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化；提供優(yōu)化結(jié)果以供參考；對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)、打印等；單臺(tái)機(jī)粘度預(yù)測(cè)模型的建立和優(yōu)化等。除上述基本功能外，也可根據(jù)用戶的工藝要求，對(duì)上輔機(jī)、主機(jī)、下輔機(jī)整個(gè)密煉生產(chǎn)線進(jìn)行全線控制[18]。2.2密煉機(jī)的工作原理密煉機(jī)工作時(shí)，兩轉(zhuǎn)子相對(duì)回轉(zhuǎn)，將來自加料口的物料夾住帶入輥縫受到轉(zhuǎn)子的擠壓和剪切，穿過輥縫后碰到下頂拴尖棱被分成兩部分，分別沿前后室壁與轉(zhuǎn)子之間縫隙再回到輥隙上方。在繞轉(zhuǎn)子流動(dòng)的一周中，物料處處受到剪切和摩擦作用，使膠料的溫度急劇上升，粘度降低，增加了橡膠在配合劑表面的濕潤(rùn)性，使橡膠與配合劑表面充分接觸。配合劑團(tuán)塊隨膠料一起通過轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子間隙、轉(zhuǎn)子與上、下頂拴、密煉室內(nèi)壁的間隙，受到剪切而破碎，被拉伸變形的橡膠包圍，穩(wěn)定在破碎狀態(tài)。同時(shí)，轉(zhuǎn)子上的凸棱使膠料沿轉(zhuǎn)子的軸向運(yùn)動(dòng)，起到攪拌混合作用，使配合劑在膠料中混合均勻。配合劑如此反復(fù)剪切破碎，膠料反復(fù)產(chǎn)生變形和恢復(fù)變形，轉(zhuǎn)子凸棱的不斷攪拌，使配合劑在膠料中分散均勻，并達(dá)到一定的分散度。由于密煉機(jī)混煉時(shí)膠料受到的剪切作用比開煉機(jī)大得多，煉膠溫度高，使得密煉機(jī)煉膠的效率大大高于開煉機(jī)[19]。密煉設(shè)備整體布局圖如圖2.11。圖2.11密煉設(shè)備整體布局圖2.3密煉機(jī)的氣動(dòng)控制原理氣動(dòng)控制原理圖如圖2.12。圖2.12密煉機(jī)氣動(dòng)控制原理圖當(dāng)膠料投到混煉室中時(shí)，確認(rèn)按鈕的信號(hào)傳到各執(zhí)行元件，進(jìn)氣管道閥門7導(dǎo)通，閥門9關(guān)閉，排氣管道閥門8關(guān)閉，閥門10導(dǎo)通，壓縮空氣通過1油霧器、2過濾器、3比例調(diào)壓閥、5單向閥、7二位二通換向閥進(jìn)入活塞上部，活塞在壓縮氣的作用下向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)膠料施壓，同時(shí)活塞下部氣缸內(nèi)的壓縮空氣通過10二位二通換向閥排到大氣中；當(dāng)一個(gè)料混煉完排料后，需要提栓，進(jìn)氣管道閥門9導(dǎo)通，閥門7關(guān)閉，排氣管道閥門8導(dǎo)通，閥門10關(guān)閉，壓縮氣通過9二位二通換向閥向氣缸底部輸氣，活塞被頂起，氣缸上部的壓縮空氣通過8換向閥排到大氣中。2.4GK400N密煉機(jī)存在的問題GK400N密煉機(jī)上頂栓采用原始的氣動(dòng)控制，在上頂栓上升與下降的過程中，氣缸中的壓縮空氣都會(huì)被直接排放到大氣中，這就直接造成了很大一部分壓縮氣被浪費(fèi)掉，導(dǎo)致成本的升高和資源的浪費(fèi)，不利于企業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，鑒于目前很多橡膠企業(yè)仍在使用氣動(dòng)型的密煉機(jī)，對(duì)資源的浪費(fèi)是相當(dāng)大的，所以對(duì)氣動(dòng)型密煉機(jī)的改造迫在眉睫。第三章改造方案的確定PAGE13第三章改造方案的確定在原有上頂栓氣動(dòng)控制的基礎(chǔ)上，在排氣管道和進(jìn)氣管道之間，連接一個(gè)通道，使之構(gòu)成回路，對(duì)壓縮空氣進(jìn)行二次利用。如圖3.1所示，通過一個(gè)二位二通換向閥和一個(gè)單向閥將落栓的壓縮空氣進(jìn)行回收，充分利用壓縮空氣，減少進(jìn)氣量。改造后，當(dāng)膠料投到混煉室中時(shí)，進(jìn)氣管道閥門7關(guān)閉，閥門9關(guān)閉，排氣管道閥門8關(guān)閉，閥門10關(guān)閉，11二位二通換向閥導(dǎo)通，活塞在自重及壓縮氣的作用下向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)膠料施壓，活塞下部氣缸內(nèi)的壓縮空氣通過11換向閥輸送到活塞上部；提栓時(shí)，進(jìn)氣管道閥門9導(dǎo)通，閥門7關(guān)閉，排氣管道閥門8導(dǎo)通，閥門10關(guān)閉，同時(shí)11換向閥關(guān)閉，壓縮氣通過9二位二通換向閥向氣缸底部輸氣，活塞被頂起，氣缸上部的壓縮空氣通過8換向閥排到大氣中。圖3.1改造方案圖第四章改造回路設(shè)計(jì)4.1管道直徑與閥門的確定4.1.1工作參數(shù)GK400N密煉機(jī)的混煉室總?cè)萘?10L、填充系數(shù)0.75、工作容量309L、上頂栓對(duì)膠料的壓力0.72MPa、單位重量耗電量約190KW.h/t。氣缸內(nèi)徑710mm、一個(gè)行程1450mm、活塞桿直徑160mm、落栓時(shí)間6秒、壓砣大約重5噸。4.1.2耗氣量的計(jì)算Q=()=0.2×3.14×()×（式4.1）=0.090775433×4.1.3選擇控制元件根據(jù)系統(tǒng)對(duì)控制元件工作壓力及流量的要求，按照氣動(dòng)原理圖，缸要求壓力0.72Mpa，流量Q=0.090775433，選擇換向閥的通徑=65mm，故為K22JD-65。K22JD-65（圖4.1）的參數(shù)：通徑65mm，流量80，泄漏量，換向時(shí)間，切換頻率，工作壓力

圖4.1K22JD-65換向閥4.1.4選擇氣動(dòng)輔助元件根據(jù)輔件的選擇與換向閥相一致的原則。故單向閥型號(hào)選擇S65A第四章改造回路設(shè)計(jì)PAGE17S65A的參數(shù)：最大工作壓力，最大流量，介質(zhì)粘度，介質(zhì)溫度。圖4.2S65A單向閥4.1.5確定管道直徑按照各管徑與氣動(dòng)元件通徑相一致的原則，取標(biāo)準(zhǔn)管徑為65mm。4.2壓力損失計(jì)算4.2.1驗(yàn)證壓力損失（1）沿程壓力損失=（式4.2）式中―沿程壓力損失d—管內(nèi)徑，d=0.65mml—管長(zhǎng)，l=3mv—管中流速，v=—沿程阻力系數(shù)，由雷諾數(shù)和管壁相對(duì)粗糙度確定根據(jù)溫度，得運(yùn)動(dòng)粘度=1.66×=（式4.3）==3000<<0.31640.0197空氣密度（式4.4）—在溫度t與壓力p狀態(tài)下干空氣的密度（）—，壓力為0.1013Mpa狀態(tài)下干空氣的密度=1.293P—絕對(duì)壓力(Mpa)（273+t）—熱力學(xué)溫度（K）g（式4.5）（式4.6）(2)局部壓力損失①流經(jīng)管路中的局部壓力損失（式4.7）（式4.8）—入口局部阻力系數(shù)=0.5—流經(jīng)截止閥處的局部阻力系數(shù)=3.1—彎頭局部阻力系數(shù)=0.29—出口局部阻力系數(shù)=1②流經(jīng)元、輔件的壓力損失（式4.9）式中—流經(jīng)截止式換向閥的壓力損失—流經(jīng)單向閥的壓力損失查通過氣動(dòng)元、輔件的壓力損失表得=0.05=0.006局部壓力損失（式4.10）總的壓力損失（式4.11）從的計(jì)算中可知，壓力損失主要在氣動(dòng)元、輔件上，所以再不要求精確計(jì)算的場(chǎng)合，可不細(xì)算，只要在安全系數(shù)中去較大值就可以了執(zhí)行元件需工作壓力0.72，壓壓力損失，供氣壓力0.8-0.0147=0.7853，說明二次利用所回收的壓縮空氣滿足了執(zhí)行元件的工作要求，所以以上所選擇的通徑和管徑是正確的。假設(shè)氣體為理想氣體，壓縮氣的回收過程為等溫變化過程，理想氣體等溫過程遵循以下方程（式4.12）—回收前壓縮氣的壓力—回收前壓縮氣的體積—回收后壓縮氣的壓力—回收后壓縮器的體積活塞的受力如圖4.3所示圖4.3活塞受力示意圖由上式可知，在壓砣的自重下，活塞向下運(yùn)動(dòng)，氣缸內(nèi)的壓縮氣將從下腔轉(zhuǎn)到上腔，對(duì)壓縮空氣進(jìn)行二次回收利用。4.3裝配方案根據(jù)測(cè)量獲得管道的相關(guān)長(zhǎng)度尺寸，得到改造的裝配示意圖如下圖4.4。圖4.4改造裝配示意圖第五章PLC程序改編PAGE25第五章PLC程序改編5.1PLC簡(jiǎn)介及工作原理1.PLC的介紹可編程控制器（PLC,ProgrmmableLogicController）是以微處理器為核心，綜合計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)而發(fā)展起來額一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置。隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的日益提高和微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，PLC已經(jīng)成為功能完備的自動(dòng)化系統(tǒng)，是當(dāng)代工業(yè)控制領(lǐng)域的支柱。國(guó)際電工技術(shù)委員會(huì)（IEC,InternationalElectrotechnicalCommission）對(duì)PLC進(jìn)行了明確的定義：PLC是一類專門為工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字式電子系統(tǒng)，它采用了可編程的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等功能的面向用戶的指令，并通過數(shù)字式或者模擬式的輸入和輸出方式，控制各個(gè)類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其相關(guān)外部設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)。2.PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段[20]。(1)輸入采樣階段在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會(huì)改變。因此，如果輸入是脈沖信號(hào)，則該脈沖信號(hào)的寬度必須大于一個(gè)掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。(2)用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，PLC總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在I/O映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會(huì)發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在I/O映象區(qū)或系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會(huì)對(duì)排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個(gè)掃描周期才能對(duì)排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即I/O指令則可以直接存取I/O點(diǎn)。即使用I/O指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會(huì)被更新，程序直接從I/O模塊取值，輸出過程影像寄存器會(huì)被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。(3)輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。這時(shí)才是PLC的真正輸出。3.PLC的特點(diǎn)（1）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)將極高的可靠性。（2）配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng)PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。（3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語(yǔ)言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語(yǔ)言的人從事工業(yè)控制打開了方便之門[8]。（4）系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，容易改造PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)日常維護(hù)也變得容易起來，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。（5）體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。5.2PLC型號(hào)選擇PLC的選擇主要應(yīng)從PLC的機(jī)型、容量、I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。PLC機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭(zhēng)最佳的性能價(jià)格比。選擇時(shí)應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式,安裝方式的選擇,相應(yīng)的功能要求,響應(yīng)速度要求,系統(tǒng)可靠性的要求,機(jī)型盡量統(tǒng)一等因素[21]。1.合理的結(jié)構(gòu)型式PLC主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。整體式PLC的每一個(gè)I/O點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜,且體積相對(duì)較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式PLC的功能擴(kuò)展靈活方便,在I/O點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、I/O模塊的種類等方面選擇余地大,且維修方便,一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。2.安裝方式的選擇PLC系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程I/O式以及多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動(dòng)遠(yuǎn)程I/O硬件,系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程I/O式適用于大型系統(tǒng),系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣,遠(yuǎn)程I/O可以分散安裝在現(xiàn)場(chǎng)裝置附近,連線短,但需要增設(shè)驅(qū)動(dòng)器和遠(yuǎn)程I/O電源；多臺(tái)PLC聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺(tái)設(shè)備分別獨(dú)立控制,又要相互聯(lián)系的場(chǎng)合,可以選用小型PLC,但必須要附加通訊模塊。3.相應(yīng)的功能要求一般小型(低檔)PLC具有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)等功能,對(duì)于只需要開關(guān)量控制的設(shè)備都可滿足。對(duì)于以開關(guān)量控制為主,帶少量模擬量控制的系統(tǒng),可選用能帶A/D和D/A轉(zhuǎn)換單元,具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔PLC。對(duì)于控制較復(fù)雜,要求實(shí)現(xiàn)PID運(yùn)算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能,可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度,選用中檔或高檔PLC。但是中、高檔PLC價(jià)格較貴,一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場(chǎng)合。4.響應(yīng)速度要求PLC是為工業(yè)自動(dòng)化設(shè)計(jì)的通用控制器,不同檔次PLC的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用PLC,或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí),則應(yīng)該慎重考慮PLC的響應(yīng)速度,可選用具有高速I/O處理功能的PLC,或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模塊的PLC等。5.系統(tǒng)可靠性的要求對(duì)于一般系統(tǒng)PLC的可靠性均能滿足。對(duì)可靠性要求很高的系統(tǒng),應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。6.機(jī)型盡量統(tǒng)一一個(gè)企業(yè),應(yīng)盡量做到PLC的機(jī)型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：(1)機(jī)型統(tǒng)一,其模塊可互為備用,便于備品備件的采購(gòu)和管理。(2)機(jī)型統(tǒng)一,其功能和使用方法類似,有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。(3)機(jī)型統(tǒng)一,其外部設(shè)備通用,資源可共享,易于聯(lián)網(wǎng)通信,配上位計(jì)算機(jī)后易于形成一個(gè)多級(jí)分布式控制系統(tǒng)。隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號(hào)的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等也各有不同，適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。PLC目前的主要品牌有美國(guó)AB，ABB，松下，西門子，匯川，三菱，歐姆龍，臺(tái)達(dá)，富士，施耐德，信捷，和利時(shí)等[22]。GK400N密煉機(jī)PLC型號(hào)為FX2N-80MR。主要因?yàn)槿羌瘓F(tuán)的設(shè)備基本上都采用的是PLC控制，而PLC型號(hào)80%使用的是三菱PLC作為控制系統(tǒng)，而本次的改造設(shè)計(jì)只是對(duì)原有程序的微小改動(dòng)，所以考慮到控制系統(tǒng)的統(tǒng)一性、維修方便性、可互換性等特點(diǎn)，最后仍選擇三菱的FX2N-80MR的PLC，如圖5.1。圖5.1FX2N-80MR5.3功能表圖功能表圖(SequentialFunctionChart)也稱狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖，它是描述控制系統(tǒng)的控制過程、功能和特性的一種圖形，是設(shè)計(jì)PLC控制程序的有利工具。它并不涉及所描述的控制功能的具體技術(shù)，是一種通用的技術(shù)語(yǔ)言，可供進(jìn)一步設(shè)計(jì)和不同專業(yè)人員之間進(jìn)行技術(shù)交流[23]。密煉機(jī)機(jī)的手動(dòng)控制和自動(dòng)控制時(shí)兩個(gè)獨(dú)立的過程，手動(dòng)屬于點(diǎn)動(dòng)控制不需要使用SFC來設(shè)計(jì)，在這里只針對(duì)自動(dòng)控制過程使用SFC設(shè)計(jì)。自動(dòng)化控制功能表圖5.2圖5.2自動(dòng)化控制功能表5.4PLC輸入/輸出端口分配I/O分配表是編寫PLC程序的前提條件，也是現(xiàn)場(chǎng)接線和調(diào)試的重要依據(jù)[24]。根據(jù)課題的要求，繪制I/O分配表，如圖5.3所示。圖5.3輸入輸出端口分配圖5.5PLC的梯形圖梯形圖是PLC使用得最多的圖形編程語(yǔ)言，被稱為PLC的第一編程語(yǔ)言。梯形圖與電器控制系統(tǒng)的電路圖很相似，具有直觀易懂的優(yōu)點(diǎn)，很容易被工廠電氣人員掌握，特別適用于開關(guān)量邏輯控制。梯形圖常被稱為電路或程序，梯形圖的設(shè)計(jì)稱為編程。本系統(tǒng)運(yùn)用MELSOFT系列GXDeveloper編程軟件進(jìn)行梯形圖順序控制程序編寫，在編寫梯形圖的過程中遵循以下編程原則[25]：1．每個(gè)繼電器的線圈和它的觸點(diǎn)均用統(tǒng)一編號(hào)，每個(gè)元件元件的觸點(diǎn)使用時(shí)沒有數(shù)量的限制。2．梯形圖每一行都是從左邊開始，線圈接在最右邊（線圈右邊不允許再有觸點(diǎn)）。3.線圈不能直接接在左邊母線上。4.在一個(gè)程序中，同一編號(hào)的線圈如果使用兩次，稱為雙線圈輸出，它很容易引起誤操作，應(yīng)避免。5.在梯形圖中沒有真實(shí)的電流流動(dòng)，為了便于分析PLC的周期掃描原理和邏輯上的因果關(guān)系，假定在梯形圖中有“電流”流動(dòng)，這個(gè)“電流”只能在梯形圖中單方向流動(dòng)——即從左向右流動(dòng)，層次的改變只能從上向下。根據(jù)本課題的設(shè)計(jì)要求，手動(dòng)部分和自動(dòng)部分是分開的，由于手動(dòng)部分的操作都是獨(dú)立的操作，所以編寫程序時(shí)只需直接編程即可，值得注意的是彼此之間的互鎖問題。密煉機(jī)的梯形圖如圖5.4所示。圖5.4程序梯形圖5.6指令表運(yùn)用編程軟件可將梯形圖直接轉(zhuǎn)化為指令表，如圖5.5圖5.5程序指令表PAGE30GK400N密煉機(jī)氣動(dòng)上頂栓壓縮空氣的二次利用第六章GK400N密煉機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)仿真PAGE27第六章GK400N密煉機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)仿真6.1仿真的條件和選用設(shè)備程序模擬調(diào)試的基本思想是，以方便的形式模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)，為程序的運(yùn)行創(chuàng)造必要的環(huán)境條件。根據(jù)產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的方式不同，模擬調(diào)試有硬件模擬法和軟件模擬法兩種形式。1.硬件模擬法是使用一些硬件設(shè)備（如用另一臺(tái)PLC或一些輸入器件等）模擬產(chǎn)生現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)，并將這些信號(hào)以硬接線的方式連到PLC系統(tǒng)的輸入端，其時(shí)效性較強(qiáng)。2.軟件模擬法是在PLC中另外編寫一套模擬程序，模擬提供現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，其簡(jiǎn)單易行，但時(shí)效性不易保證。模擬調(diào)試過程中，可采用分段調(diào)試的方法，并利用編程器的監(jiān)控功能。本課題選擇的為三菱PLC,由于學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件有限，只有歐姆龍系統(tǒng)的仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)備，通過歐姆龍的系統(tǒng)來仿真測(cè)試PLC編寫程序的正確性、穩(wěn)定性、可靠性[26]。根據(jù)本課題控制的要求，運(yùn)用歐姆龍CX-Programmer軟件進(jìn)行PLC編程，在對(duì)三菱PLC程序進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)應(yīng)該注意一下幾點(diǎn)：1.歐姆龍系統(tǒng)的輸入端口為0000～0013，輸出端口為1000～1013,這在仿真分配端口要注意。2.對(duì)于系統(tǒng)默認(rèn)的步，三菱系統(tǒng)用的步是S00，而歐姆龍是的為2000，在變換時(shí)注意要對(duì)應(yīng)。3.指令的輸入不一樣，在對(duì)歐姆龍程序變換前需要對(duì)歐姆龍的指令使用進(jìn)行了解，比如定時(shí)器、保持等指令的使用。6.2實(shí)驗(yàn)步驟1.歐姆龍PLC的梯形圖通過歐姆龍CX-Programmer軟件在三菱PLC梯形圖的基礎(chǔ)上結(jié)合輸入/輸出分配表變換歐姆龍系統(tǒng)的梯形圖[28]，仿真梯形圖如圖6.1。第六章GK400N密煉機(jī)控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)仿真PAGE31PAGE28GK400N密煉機(jī)氣動(dòng)上頂栓壓縮空氣的二次利用圖6.1系統(tǒng)運(yùn)行仿真梯形圖2.實(shí)驗(yàn)箱接線根據(jù)PLC硬件接線圖進(jìn)行接線，在接線時(shí)注意歐姆龍PLC電源需要外部供給，COM端口接電源的負(fù)極，且輸入/輸出端的COM要串聯(lián)。連接完后，要檢查一遍看是否有接錯(cuò)、漏接的現(xiàn)象，要保證接線的正確性[29]。實(shí)驗(yàn)箱接線圖如圖6.2。圖6.2實(shí)物接線圖3.仿真測(cè)試（1）打開實(shí)驗(yàn)的電源開關(guān)，檢查歐姆龍PLC電源燈是否正常。（2）在CX-Programmer軟件的菜單欄里選擇在線傳送，將程序傳送到實(shí)驗(yàn)箱的PLC存儲(chǔ)器里。（3）查看軟件提示信息是否有編程錯(cuò)誤，如果沒有可進(jìn)行操作驗(yàn)證控制的正確性，如果有修改提示處程序，直到?jīng)]有提示為止。（4）在仿真過程中測(cè)試控制系統(tǒng)是否能滿足設(shè)計(jì)的要求，按照設(shè)計(jì)進(jìn)行動(dòng)作，如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，查處錯(cuò)誤的程序進(jìn)行修改，直到仿真達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。（5）整理仿真程序，確定最后正確的程序，在仿真程序的基礎(chǔ)上對(duì)三菱PLC程序進(jìn)行修改，得出控制系統(tǒng)的最終程序[30]。6.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)的PLC控制系統(tǒng)的程序是正確的，能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。仿真結(jié)果如圖6.3所示。圖6.3仿真結(jié)果第八章總結(jié)PAGE33PAGE32GK400N密煉機(jī)氣動(dòng)上頂栓壓縮空氣的二次利用第七章效益分析根據(jù)三角集團(tuán)制定的“三班倒”工作制，一天三個(gè)班，每班完成150車料，每個(gè)料提栓3次，每次落栓可回收壓縮氣，根據(jù)市場(chǎng)價(jià)格，電機(jī)服務(wù)系數(shù)為110%，功率因子0.9?！ひ慌_(tái)典型的空壓機(jī)每1HP可產(chǎn)生4CFM·1HP=110%x0.746kW/0.9=0.912kW·所以產(chǎn)生1CFM壓縮空氣需0.228kW·如果每度電費(fèi)為0.65元:1CFM=0.1482元/小時(shí)·1立方米/分=35.315CFM·所以1立方米/分=5.23元/小時(shí)1立方米壓縮空氣=0.087元三角集團(tuán)總共有此型號(hào)密煉機(jī)12臺(tái)，除去設(shè)備維修保養(yǎng)的時(shí)間，一年大約正常工作335天，則有：第八章總結(jié)隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的多元化，企業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，各個(gè)企業(yè)都在想盡辦法，通過各種方式在提高質(zhì)量的同時(shí)降低自己產(chǎn)品的成本，提高在同行業(yè)之間的競(jìng)爭(zhēng)力，以免自己被淘汰。橡膠輪胎企業(yè)也不例外，三角集團(tuán)雖然處于中國(guó)輪胎行業(yè)的前列，但面對(duì)市場(chǎng)上越來越多的同類型產(chǎn)品，不得不考慮提高自己產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，目前正在籌劃對(duì)現(xiàn)有密煉設(shè)備的改造，就是一種降低成本，節(jié)約能源的有效辦法。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，尤其是液壓控制技術(shù)的發(fā)展，盡管還存在一定的問題，但液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，特別在大功率系統(tǒng)中，已逐漸處于先導(dǎo)地位。但是對(duì)于像三角集團(tuán)，這樣建廠較早的大型橡膠企業(yè)，現(xiàn)有的一套密煉設(shè)備，占地100多平方米，八層樓高，對(duì)于這樣的設(shè)備跟換起來，困難相當(dāng)大。一是購(gòu)買新的設(shè)備耗資巨大，同時(shí)密煉是煉膠的第一道工序，生產(chǎn)將受到影響，對(duì)公司的經(jīng)濟(jì)效益影響很大。二是實(shí)施起來困難較大。一套八層樓高的設(shè)備，如何拆裝，安裝，舊的設(shè)備如何處理。鑒于此，綜合考慮各方面的因素，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行一定的技術(shù)改造，能夠提高資源利用率，達(dá)到降低成本的目的本設(shè)計(jì)主要是對(duì)GK400N密煉機(jī)的上頂栓氣壓回路進(jìn)行了改造，回收利用了落栓時(shí)活塞下部的壓縮空氣。主要完成了管道直徑的計(jì)算和閥門的選擇，以及程序的編制。本次的設(shè)備改造設(shè)計(jì)對(duì)三角集團(tuán)的發(fā)展意義重大。PAGE34GK400N密煉機(jī)氣動(dòng)上頂栓壓縮空氣的二次利用參考文獻(xiàn)[1]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)新版第4卷[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2004[2]朱梅，朱光力.液壓與氣動(dòng)技術(shù)（第二版）[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社.2002[3]肖瓏.液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社.2007[4]朱洪濤.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：清華大學(xué)出版社.2005.[5]姜繼海，宋錦春，高常識(shí).液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：高等教育出版社.2003.[6]趙輝，陳洪生，方小虎等.密煉機(jī)新型導(dǎo)向銷式液壓壓料裝置[J].橡膠工業(yè)，2010，57：242-246.[7]汪傳生，李利，王海梅.橡膠混煉技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].橡膠工業(yè)，2007，5:305-309.[8]魏艾兵，朱治樁，常慶杰.液壓壓料裝置在密煉機(jī)中的應(yīng)用[J].輪胎工業(yè)，2010,30:171-173.[9]莊禮賢，尹協(xié)遠(yuǎn)，馬暉揚(yáng).流體力學(xué)(第2版)[M]安徽：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2009.[10]GK400N密煉機(jī)操作使用說明書[11]湯自春.PLC原理及應(yīng)用技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2006.[12]三菱公司FX1N、FX2N、FX2NC編程手冊(cè)[Z].三菱公司，2000[13]何利明，尹全英.電氣制圖和讀圖手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出