用HPC实现能自动定时的轮胎硫化控制

    3.3 过热水温与模温的线性校正
    为了精确地记录过热水和模子的温度,采用了12点折线变换功能块TBL对铂电阻与温度间的非线性关系以及输入输出电路的非线性统一进行校正。把通过实验测定的温度(铂电阻)输入与电流输出间的标定点值输入第2号折线表(第1号折线表己用于校正连接于PID块S2端的外温输入信号),即可实现输出电流与输入温度间的线性变换。由于两个温度通道的非线性一致,故在组态图上,2号折线块使用了两次,其输入分别接于信号001(模温)和002(过热水温),其输出分别软连接于模拟输出端子2(A02)和(A03),这由输出表格中指定。
    3.4 温度超限监视
    运算顺序号为3、4、5及6、7、8的功能块分别用于过热水温和模温的超限监视,其原理是相同的,现以功能块3、4、5为例来说明。当未进入硫化阶段时,由梯形逻辑产生的内部开关信号921为0FF(即0),开关功能块SW的输出为标准过热水温设定值,且大于低限监视功能块LMS的S2端所连的温度下限信号201(实参数表第2项),LMS的输出为0FF,则超限计时累加器CNT停止累加计数。当进入硫化后,信号921为0N,SW功能块的输出为过热水测量值006,只要006大于LMS块S2端的低限,LMS块的输出始终为0FF,CNT功能块为保持状态。一旦006低于201,则LMS输出为0N,CNT功能块对其S1端所连的秒脉冲信号746进行累加,只要累加的秒脉冲数小于其P1端子的超限时间预置信号301的值(整数参数表第2项),则CNT功能块输出为0FF,一旦高于此预置数,则输出信号604为ON。此信号在梯形逻辑中将点亮报警灯并对下一次硫化启动进行封锁。只有用外部确认按钮输入才能清除CNT并解除封锁。若CNT块输出为0FF,则当硫化阶段结束时.由梯形逻辑产生的信号923将把CNT复位清除。
    3.5 自动定时
    运算序号为1和2的功能块用于硫化时间的自动定时。迄今国内外对外胎硫化的实际过程已进行了大量的研究,由于硫化过程中传热与温度分布的动态过程很复杂,试图通过建立精确的数学模型来进行硫化控制至少在目前还不可能。见之于报导的成功的所谓等效硫化控制,其理论依据大多是各种积分关系式,这些积分关系式本质上仍是一种工程化的解析式,在具体实施时需要给出一些经验数据,而这些经验数据的确定,本身就很困难且往往附加有一定的限制条件。为了进一步简化问题,往往再做一些假设,以便把需要给出的经验数据减到最少,这样计算的结果偏离实际过程就更远了。但尽管如此,由这些简化的工程化的关系式计算的结果还是比人工操作好,通过凑试少量数据就能接近经验规则。因此从工程实用性看,简化的工程化的关系式是可以接受的。
    我们所采用的计算硫化定时的工程化的关系式定义如下:

    式中ts——工艺规定的硫化时间;
    Cs——以正常的过热水温记录曲线上按矩形面积等效估计得到的平均标准过热水温;
    f(C)——实际过热水温的函数。
    由此式可见,等式左边表示工艺规定的或正常情况下应提供的硫化的热量,对实际温度C的函数变换f(C)经过一定时间的积分,当所积分的面积(热量)与式左边相等时,硫化即可结束。因篇幅所限,将另文详述这一关系并证明这一积分关系与文[4]所提及的阿累乌尼斯公式是一致的。按照这一关系,在使用非线性积分定时功能块ITMR时,需要设定3个参数:工艺给定的标准硫化时间ts;从记录曲线上按图2的虚线高度确定的平均标准过热水温度Cs以及从实际温度C变换到f(C)的一个变换系数。
    在图1中,ITMR块的S1端为输入温度006,S2端为Cs值对应的信号200(实参数表第1项),P1端是ts对应的信号300(整数参数表第1项),变换系数填写在实参数表第3项(图中未注)。当积分值等于Csts,ITMR功能块的输出信号601为0N,对梯形逻辑部份进行了作用。
    3.6 时间顺序控制
    顺序号为13的PLB功能块是整个硫化时序梯形逻辑在功能块图上的表示。其具体内容是由约200句梯形图助记符语句组成的,通过编程键盘专门输入。此梯形逻辑通过内部信号920～925,601,604,607等与其它功能块进行联系,从而完成信号切换、越限超时报警、启动联锁、清除积分、延时控制等功能。因篇幅所限,图3中只画出梯形图中与功能块图有关联的部份,以便于读者了解梯形图与功能块之间如何相互作用。
    由图3可见:
    (1)当过热水温或模温其中之一超限超时,而使计数器CNT输出604或607为0N时,外部启动按钮信号800不起作用,必须由外部超限确认按钮按下而产生信号802,使923、924为ON,清除超限时间计数器CNT,使604、607为0FF后,启动信号800才能有效。若超限计数未到预置数,则604或607为0FF,在硫化阶段之后将依次使921、922为0FF,从而使923、924为0N,复位并清除超限计数器CNT。
    (2)当进完一次水并进入硫化(进高压过热水)后,辅助继电器002为0N,003为0FF,开关功能块SW的切换信号921、922被置为0N,功能块方面开始过热水温与模温的超限监视。若过热水温未超限,603为0FF,925为0N,开始过热水温积分定时。按用户的工艺规程,在硫化过程中,若过热水温超限,因603为0N,则925为0FF,积分定时器输入为零信号205(实参数表第6项),这等效于停止积分,在此同时,过热水温超限计时开始进行。若过热水温在超限计时到达预置数之前又上升超过低限,则可又开始积分。在进过热水之前,002为0FF,011为0N,或在冷水循环结束之后,014为0N,这两种情况均使920为0N,从而使积分定时器复位。
    (3)积分定时器输出信号601和硫化预置定时器触点501为串联,这是应用户的要求进行的连锁,以保证硫化时间不会少于工艺规定的硫化时间(即定时器501预置的定时时间),若取消定时器501,则硫化定时将完全由积分定时器决定。若硫化开始后过热水温越限计时到达预置数,CNT输出604为0N,则将短接601而取消积分定时。这种情况下,硫化定时仅由定时器501决定。在必要时还可启动一个手动延时(此部份逻辑未画出)。
    (4)当积分定时到或温度监视计时到,将分别点亮标识灯421、422和423。