一種再生膠熱處理智能控制系統的製作方法

2023-12-04 19:45:51 3

本發明涉及廢物回收利用技術領域，具體是一種再生膠熱處理智能控制系統。

背景技術：

隨著我國汽車工業的發展，報廢輪胎數量迅猛增長，對環境汙染日趨嚴重。類似於廢泡沫塑料造成的「白色汙染」，廢舊輪胎被稱為「黑色汙染」。近年來國內外都把廢舊輪胎的回收和再度利用為重大環保課題。在廢橡膠再加工行業中，將廢舊橡膠常溫破碎成膠粉，在再生助劑的作用下經脫硫使膠粉成為再生膠。為了改善再生膠的塑性、延展性、耐磨性以及熱穩定性等技術參數，需要對廢舊輪胎破碎後的膠粉添加相應的再生助劑以保證達到不同客戶的需求，通過攪拌將材料混合後，還需要對混合後的膠體進行熱處理工序以保證系統性能。

但由於不同的用戶群體對膠體性能要求的多樣化，針對具體要求的添加劑也不盡相同，從而對後續的熱處理工序有不同的要求，由於設備方案的複雜性，從而導致控制系統不能採用統一的方法來對材料進行熱處理工藝。而由於混合後的膠粉要在螺杆傳輸過程中進行加熱，如果簡單地採用普通的過零點加熱冷卻方式或者普通的PID調節方式都很難達到所需要的工藝需求。目前市面上的熱處理設備只具有簡單溫度調節功能，無法滿足多變的環境及工藝的需求，該類設備主要存在以下兩個問題：1、功能簡單，單純完成加熱冷卻工作，無法自適應調整；2、智能性不足，未經過訓練的人員無法輕易上手操作，實用性不強。

現有的再生膠熱處理工藝從控制上類似於開環系統，即通過熱電偶檢測螺杆輸送中各節點的溫度，然後通過分離的模塊檢測相應的溫度，並對溫度進行簡單的開關量控制，對超過閾值溫度停止加熱，並進行冷卻。低於閾值溫度則停止冷卻，加熱。現有技術只能根據預先設定的溫度，在一定的溫度範圍內漂移，如果上下限溫度範圍過小，則會導致加熱和製冷開關不停的切換，增加系統的功耗，且溫度抖動大。如果上下限溫度範圍過大，則導致接點溫度範圍過大，不能滿足工藝需求。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種再生膠熱處理智能控制系統，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種再生膠熱處理智能控制系統，包括膠體參數傳感器、中央控制器、專家知識庫、K型熱電偶、觸控螢幕模塊、用戶按鍵模塊、DA轉換模塊、加熱控制模塊、製冷控制模塊和AD轉化模塊；所述膠體參數傳感器連接至AD轉化模塊，AD轉化模塊連接至中央控制器；所述觸控螢幕與中央控制器連接，所述用戶按鍵模塊連接至中央控制器，用戶按鍵模塊將用戶現場的控制意圖傳送給中央控制器，所述K型熱電偶固定安裝在螺杆上，K型熱電偶通過AD轉換模塊連接至中央控制器，所述中央控制器通過DA轉換模塊傳連接至加熱控制模塊，所述專家知識庫連接至中央控制器，所述記憶體連接至中央控制器。

作為本發明進一步的方案：所述中央控制器採用工業控制計算機、單片機或者ARM模塊中的一種。

作為本發明再進一步的方案：所述膠體參數傳感器輸出信號為modbus RTU標準輸出格式。

作為本發明再進一步的方案：所述觸控螢幕通過VGA以及USB實現與中央控制器的通信和人機對話。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

本方明把計算機專家知識庫、人機互動模塊、膠體實時檢測模塊引入到再生膠處理工藝系統中來，提高了再生膠處理系統的實用性，便捷性以及自適應性。使生產線可以隨時根據用戶工藝要求生產不同性能的再生膠膠體。本發明提高了熱處理工藝的高效性、穩定性以及設備的自動化程度。

附圖說明

圖1為再生膠熱處理智能控制系統的設計方案思路圖。

圖2為再生膠熱處理智能控制系統的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明的技術方案作進一步詳細地說明。

請參閱圖1-2，一種再生膠熱處理智能控制系統，包括膠體參數傳感器、中央控制器、專家知識庫、K型熱電偶、觸控螢幕模塊、用戶按鍵模塊、DA轉換模塊、加熱控制模塊、製冷控制模塊和AD轉化模塊；

所述膠體參數傳感器連接至AD轉化模塊，AD轉化模塊連接至中央控制器；膠體參數傳感器檢用於測膠體的狀態並經過AD轉化模塊將檢測的結果數據化後賦給中央控制器；所述中央控制器採用工業控制計算機、單片機或者ARM模塊中的一種；所述膠體參數傳感器輸出信號為modbus RTU標準輸出格式；將膠體參數傳感器引入到熱處理系統中，從而可以實時的檢測再生膠的性能參數，為智能化的自學習與智能控制提供了參數依據。

所述觸控螢幕通過VGA以及USB實現與中央控制器的通信和人機對話，從而實現用戶界面友好的人機互動功能。智能化人機互動界面引入到熱處理工藝中，便捷的人機互動界面為系統提供了有力的幫助，膠體相關信息直接顯示在人機互動設備上，直觀的為控制人員提供了數據支撐。

所述用戶按鍵模塊連接至中央控制器，用戶按鍵模塊將用戶現場的控制意圖傳送給中央控制器，從而實現停止、啟動等命令的檢測。

所述K型熱電偶固定安裝在螺杆上，K型熱電偶通過AD轉換模塊連接至中央控制器，從而實現實現將K型熱電偶檢測到的信號經過溫度補償後得到的實際溫度值傳送給中央控制器；所述K型熱電偶採用精密K型熱電偶，也可以採用其他的精密傳感器或者集成化的現場儀表替代K型熱電偶實現膠體溫度信號檢測。

所述中央控制器通過DA轉換模塊傳連接至加熱控制模塊，中央控制器將需要控制的加熱信號通過DA轉換模塊傳送給加熱控制模塊，實現加熱的啟停控制。

所述中央控制器通過DA轉換模塊傳連接至製冷控制模塊，中央控制器將將需要控制的製冷信號通過DA轉換模塊傳送給製冷控制模塊，實現加熱的啟停控制。

所述專家知識庫連接至中央控制器，專家知識庫根據預設的規則及控制方案、輸入的工藝結果以及檢測到的數據結果將控制參數傳遞給中央控制器實現控制；所述記憶體連接至中央控制器，記憶體主要儲存已經設定的決策機制、策略，控制方案以及不同情況下的最優控制策略。把專家知識庫融入到膠體添加配料後的熱處理工藝中去，提高膠體處理工藝的智能化和效率，並將不同情況下得到的最優控制策略存入知識庫的記憶體中，用於更新知識庫。根據中央控制器的專家知識庫給出最佳工藝，在線實時採集膠粉溫度、膠體參數，確定每個控制節點的控制參數，並給予製冷、加熱啟停控制信號，實現對螺杆各個節點製冷過程、加熱過程的控制，使熱處理過程根據最優控制策略進行。基於專家知識庫的再生膠熱處理智能控制系統，能根據設定的技術參數和工藝要求確定選擇何種控制方法以滿足設計目標的實現，同時，在當前控制方案達不到控制目標時，根據該技術參數相應的調整策略調整控制工藝，不斷調整直至達到最優，並具備記憶功能。

本發明的工作原理是：本發明提出的基於專家知識庫的再生膠熱處理智能控制系統整體方案架構如圖1所示，膠粉生成再生膠的熱處理工藝過程為連續處理過程，為了提高工藝處理速度、日生產率以及工藝的可控性，熱處理設備採用螺杆傳動的方式，再生助劑添加區塊經過螺杆傳動通過熱處理區塊，螺杆採用伺服電機控制的方式，可以精準的控制膠粉的傳動速度。首先進行目標參數設定，根據用戶的具體要求，提出設計後膠體的相關參數。然後實時採集熱處理過程中的膠粉溫度與膠體參數，根據分布在螺杆上的精密K型熱電偶檢測經過該區間的膠體的實時溫度，並饋送到控制系統，實現膠粉溫度的實時檢測，同時配備一套膠體狀態參數檢測裝置，實時檢測膠體的參數並將結果饋送到計算機中的專家管理系統中去。本發明的控制系統的核心為具備專家知識庫的中央控制器，能根據設定的技術參數和工藝要求確定選擇何種控制方法以滿足設計目標的實現，同時，在當前控制方案達不到控制目標時，根據該技術參數相應的調整策略調整控制工藝，不斷調整直至達到最優，並具備記憶功能；中央控制器的輸入包括預期熱處理工藝後的膠體目標參數，實時監測到的膠體參數以及螺杆各檢測節點的溫度，根據中央控制器的專家知識庫給出的最佳工藝，確定螺杆中節點控制參數，並給予製冷、加熱啟停控制信號，實現對製冷過程、加熱過程的控制，使熱處理過程根據最優控制策略進行，並對控制策略實時更新調整。

上面對本發明的較佳實施方式作了詳細說明，但是本發明並不限於上述實施方式，在本領域的普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。