專利名稱：密煉機混煉膠粘度分散度預(yù)測裝置及其數(shù)學(xué)模型建立方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是密煉機混煉膠粘度分散度預(yù)測裝置及其數(shù)學(xué)模型建立方法，屬密煉機混煉膠參數(shù)自動檢測控制技術(shù)。
密煉機是用來塑煉橡膠以增加膠料塑性、減小膠料粘度的一種設(shè)備，它是橡膠或塑料與固體粒狀填料或液體混合混煉、塑化、分散的一種設(shè)備。密煉機對橡膠塑料等物料與固體粒狀填料或液體物料混合混煉、塑化、分散工藝后，一般對產(chǎn)物都有達(dá)到一定粘度與分散度的要求。實際是否達(dá)到要求，現(xiàn)有的方法是在經(jīng)密煉機加工工藝后，從所生產(chǎn)的產(chǎn)物中，取一定的試樣在實驗室進(jìn)行粘度與分散度的質(zhì)量檢測，如不合要求，可再加工的就經(jīng)過再加工，再取樣檢測，再看是否合格。不可再加工的，就只能進(jìn)行處理或報廢。為此，產(chǎn)物在車間往往還需停放一段時間，一般24小時左右。發(fā)明人為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，曾在密煉機上按每種膠料建立預(yù)測混煉膠粘度和分散度的數(shù)學(xué)模型，通過質(zhì)量自動在線檢測系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測，在實際應(yīng)用中取得很好的效果，只是密煉機所混煉的膠料品種很多時，這時建立預(yù)測混煉膠粘度和分散度數(shù)學(xué)模型的工作量較大，因而影響到它的推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的就是為了克服和解決現(xiàn)有密煉機產(chǎn)物混煉膠粘度、分散度參數(shù)檢測需在實驗室抽樣檢測，既繁瑣、費時，又使產(chǎn)品合格率低，需經(jīng)常返工或報廢，產(chǎn)品成本增加等的缺點和問題，研究發(fā)明一種對密煉機生產(chǎn)的物料不需取樣到實驗室來進(jìn)行檢測，而能實時在線檢測、控制，使產(chǎn)品合格率高、成本大大降低的密煉機混煉膠粘度分散度預(yù)測裝置及其數(shù)學(xué)模型建立方法。
本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的密煉機混煉膠粘度分散度預(yù)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如

圖1所示，其電路方框圖如圖2所示，其電路原理圖如圖3所示。它由工業(yè)控制機機箱1、工業(yè)控制級CPU主板2、無源母板3、PC104總線信號輸入板4、信號輸入調(diào)理板5、硬盤6、軟盤驅(qū)動控制器7、顯示器8及打印機9共同連接構(gòu)成，其相互位置及連接關(guān)系為PC104總線信號輸入板4通過PC104總線插座安裝在工業(yè)控制級CPU主板2上，CPU主板2則通過ISA總線插槽固定在無源母板3上，再通過扁平信號電纜與硬盤6及軟盤驅(qū)動器7相電氣連接，信號輸入調(diào)理板5通過ISA總線插槽固定在無源母板3上，無源母板3固定在工業(yè)控制機機箱1內(nèi)；通過上述之各板分別相應(yīng)卡插接在機箱背面擴展輸出顯示器插座、打印機插座、模擬量輸入插座，再通過上述的插座與顯示器、打印機及密煉機主電機功率變送器、混煉膠膠料膠溫變送器相電氣連接；其電路(信號輸入調(diào)理板)由24路開關(guān)量輸入隔離電路、24路開關(guān)量輸出隔離驅(qū)動電路、8路模擬量輸入緩沖電路、2路V/F轉(zhuǎn)換電路共同電氣連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為24路開關(guān)量輸入隔離電路分別與工業(yè)現(xiàn)場開關(guān)量輸入電路及PC104總線輸入板相電氣連接；24路開關(guān)量輸出隔離驅(qū)動電路分別與工業(yè)現(xiàn)場控制對象及PC104總線信號輸入板相電氣連接，8路模擬量輸入緩沖電路分別與工業(yè)現(xiàn)場模擬量輸入電路、PC104總線信號輸入板相電氣連接，2路V/F轉(zhuǎn)換電路分別與工業(yè)現(xiàn)場模擬量輸入電路、PC104總線信號輸入板相電氣連接。其作用原理為信號輸入調(diào)理板5將密煉機生產(chǎn)過程中的開關(guān)量信號、密煉機主電機混煉所作的有功功率信號、膠料溫度變化信號，經(jīng)光電隔離、緩沖放大后，輸入到PC104總線信號輸入板4，再經(jīng)PC104總線信號輸入板4輸入到CPU主板。計算機根據(jù)這些輸入信號對密煉機的密煉過程進(jìn)行記錄分析，建立回歸出相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，計算出粘度、分散度預(yù)測值，并對混煉過程進(jìn)行控制，以達(dá)到預(yù)測粘度、分散度及控制混煉膠質(zhì)量的目的。
如圖3所示電路原理，圖中其中某一路開關(guān)量輸入隔離電路由電阻R19～R20、光電耦合器件GDQ2共同連接構(gòu)成；某一路開關(guān)量輸出隔離驅(qū)動電路由電阻R21～R23，光電耦合器件GDQ3、晶體三極管T1～T2、二極管D4、繼電器J1共同電氣連接構(gòu)成；某一路模擬量輸入緩沖電路由電阻R1～R7，運算放大器U1A、U2A，可調(diào)電阻RW1，二極穩(wěn)壓管DW1～DW2共同電氣連接構(gòu)成；某一路V/F轉(zhuǎn)換電路由電阻R8～R18，運算放大器U3A～U4A，V/F轉(zhuǎn)換器件U5，可調(diào)電阻RW1～RW3，二極穩(wěn)壓管DW3～DW4，二極管D1～D3，電容C1～C3，光電耦合器件GDQ1共同電氣連接構(gòu)成。電路的簡單工作作用原理如下開關(guān)量輸入隔離電路其作用原理是當(dāng)工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場開關(guān)量接通時，光電耦合器件GDQ2中的紅外光二極管便有電流流過，紅外光敏三極管導(dǎo)通，其集電極對計算機輸出一低電平；開關(guān)量輸出隔離驅(qū)動電路的作用原理為當(dāng)要輸出一控制信號時，計算機輸出一低電平，光耦合器件GDQ3中的紅外光二極管便有電流流過，紅外光敏三極管導(dǎo)通，集電極輸出一低電平，該低電平使得晶體三極管T1截止，T1的集電極輸出一高電平，該電平使得晶體三極管T2導(dǎo)通，控制繼電器得電，輸出一控制信號；模擬量輸入緩沖電路其作用原理是密煉機現(xiàn)場的模擬電壓信號經(jīng)電阻R1輸入至運算放大器的負(fù)端，由于R4＝R1、R5＝R7，該放大器的第一極、第二極放大倍數(shù)均為1，模擬量的零點由可調(diào)電阻RW1調(diào)整，對計算機輸出一個1∶1的電壓信號；V/F轉(zhuǎn)換電路其作用原理是密煉機現(xiàn)場的模擬電壓信號經(jīng)OP放大器U3A把該電壓變?yōu)?～10V，模擬量的零點由可調(diào)電阻RW4調(diào)整，V-F轉(zhuǎn)換由U5完成。為了改變線形，增加了OP放大器U4A，它是電流輸入型的，滿量程為0～100MA，為了保證反饋回路的穩(wěn)定增加了電容C2，U5的頻率由電阻R16、電容C3或可調(diào)電阻RW3而定，其對計算機可輸出一最高達(dá)10KHZ的隔離式頻率信號。
密煉機預(yù)測混煉膠粘度分散度數(shù)學(xué)模型的建立方法用本發(fā)明的密煉機混煉膠粘度分散度預(yù)測裝置采集混煉過程中的溫度、時間、功率、能量等參數(shù)，建立數(shù)學(xué)模型時，最少采集2～6種膠料混煉過程中的上述各項參數(shù)，每一種膠料采集的樣品批數(shù)至少15批以上，總計在40～150批之間，并采集每種膠料混煉時的填充系數(shù)、密煉機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、壓砣的壓力等參數(shù)；再對上述取樣樣品在實驗室按國家標(biāo)準(zhǔn)檢測物料的粘度和分散度，并將檢測結(jié)果輸入本發(fā)明的混煉膠粘度分散度預(yù)測裝置；其建立數(shù)學(xué)模型步驟如下(1)排除樣品數(shù)據(jù)的異常值從統(tǒng)計學(xué)知，如變量X服從正態(tài)分布，則99％的值應(yīng)落在[μ-3σ，μ+3σ]內(nèi)，如果落在此范圍外，則將該數(shù)據(jù)當(dāng)異常值排除；(2)進(jìn)行相關(guān)分析從相關(guān)系數(shù)看粘度或分散度與有關(guān)參數(shù)的關(guān)系；(3)建立數(shù)學(xué)模型以粘度或分散度為因變量，以填充系數(shù)、轉(zhuǎn)速等為自變量回歸建立數(shù)學(xué)模型；(4)進(jìn)行有關(guān)的檢驗其中包括顯著性F的檢驗，相關(guān)系數(shù)R的檢驗，殘差檢驗若通過檢驗，則回歸方程成立；若不通過，則修改數(shù)學(xué)模型，繼續(xù)回歸檢驗，直到預(yù)測數(shù)學(xué)模型建立；(5)預(yù)測混煉膠粘度和分散度建立預(yù)測數(shù)學(xué)模型后，如在監(jiān)控條件下，密煉機每混煉一批結(jié)束時，即可給出該批混煉膠的粘度和分散度數(shù)值；如在控制條件下，該批混煉膠的粘度和分散度值達(dá)到要求值的范圍內(nèi)，密煉機才結(jié)束該批的混煉。密煉機預(yù)測混煉膠粘度、分散度的數(shù)學(xué)模型建立流程方框圖如圖4所示。
預(yù)測混煉膠粘度的原理為從密煉機的流變學(xué)理論分析，密煉機轉(zhuǎn)了扭矩T的表達(dá)式為T=πNμ2[1+xa(πxe-1Dt-3π(x2a2-1)1+a3exDt]---(1)]]>式中N為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，μ為膠料粘度，a為突棱頂高溝槽間隙比h/g；x為轉(zhuǎn)子軸身直徑/轉(zhuǎn)子棱頂直徑比Dc/Dt；e為突棱頂寬。對于特定的密煉機，a、x、e、Dc、Dt等為常數(shù)，若用A代替式中括號內(nèi)的數(shù)值，則①式可簡化為T=πNμ2A----(2)]]>而轉(zhuǎn)子軸功率P為P=TN=πN2μ2A]]>μ=2PπN2A----(3)]]>從此③式中可見，粘度μ只與P、N、A有關(guān)。除此之外，粘度與每種配方的不同并沒有直接關(guān)系。從以上的分析，我們認(rèn)為從每臺密煉機的角度來說，采用多元回歸分析方法建立預(yù)測混煉膠粘度的數(shù)學(xué)模型是可能的。實際應(yīng)用中最初并不理想。經(jīng)進(jìn)一步研究，考慮到推導(dǎo)上式的假設(shè)中，物料是充滿整個密煉室的，而實際并未充滿，因此應(yīng)引入密煉室的充滿系數(shù)，即實際應(yīng)用中的物料填充系數(shù)，在引入填充系數(shù)后，回歸建立的數(shù)學(xué)模型獲得了滿意的結(jié)果。
預(yù)測混煉膠分散度的原理根據(jù)塑性流體與固體粒子填料混合分散的機理及等變形量理論，假設(shè)塑性流體與固體粒子按一定厚度分多層放置，在外力作用下塑性流體變形，固體粒子也相應(yīng)位移，如變形越大，則塑性流體和固體粒子的厚度越來越小，即塑性流體間與固體粒子間的距離越來越小，也就是說變形量越大，混合分散越好，如塑性流體粘度一定，變形量越大，外力作功就越大，消耗能量越多。因此，分散度的大小應(yīng)與消耗能量的多少成正比。但因橡膠并非塑性流體，而是粘彈性流體，炭黑這種固體粒子并非松散存在，而是彼此以一定附聚力形成炭黑附聚體存在，在外力作用下，粘彈性流體橡膠變形，外力去掉后，存在不同程度的彈性恢復(fù)，但炭黑附聚體不一定產(chǎn)生相應(yīng)位移。所以分散度僅僅與能量消耗建立的模型不理想，根據(jù)密煉機橡膠混煉流變理論，只有大于炭黑附聚體附聚力所產(chǎn)生的變形，才能對分散有作用，因此消耗中的能量應(yīng)減去小于炭黑附聚力所消耗的那部分能量。炭黑的分散度應(yīng)與一段時間內(nèi)的功率大小有關(guān)，功率大，則分散度就好。依此，建立預(yù)測混煉膠炭黑分散度的數(shù)學(xué)模型就基本成功實現(xiàn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下的優(yōu)點和有益的效果①現(xiàn)有的密煉機生產(chǎn)的物料可以是合格的，也可以是不合格的，甚至是廢品。且要經(jīng)過實驗室或生產(chǎn)線上附加的儀器進(jìn)行檢測才知道。就是本發(fā)明人曾發(fā)明的按每種膠料建模預(yù)測的技術(shù)，也仍要建立了預(yù)測模型的膠料才能預(yù)測，且工作量較大。而采用本發(fā)明技術(shù)的密煉機，它所加工生產(chǎn)的物料在結(jié)束混煉時，就可知道其所產(chǎn)的物料的粘度和分散度。在控制條件下，在混煉的物料達(dá)到其質(zhì)量要求后才會結(jié)束混煉；②應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)的密煉機，只要在該臺密煉機上混煉的任何一種膠料都可預(yù)測。本發(fā)明完全克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的所述的缺點和問題，對采用本發(fā)明技術(shù)的密煉機生產(chǎn)的物料不需再取樣到實驗室來進(jìn)行檢測，而能實時在線檢測、控制，因此，產(chǎn)品合格率提高，成本大大降低，它的推廣應(yīng)用將會帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
下面對說明書附圖進(jìn)一步說明如下圖1為密煉機建立數(shù)學(xué)模型預(yù)測混煉膠粘度、分散度裝置的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為其電路工作原理方框圖；圖3為其電路原理圖；圖4為密煉機預(yù)測混煉膠粘度、分散度的數(shù)學(xué)模型建立程序流程方框圖；圖5為密煉機混煉膠粘度預(yù)測數(shù)學(xué)模型建立中殘差的正態(tài)概率分布圖。
本發(fā)明的實施方式可分為本發(fā)明的混煉膠粘度、分散度預(yù)測裝置的實施和數(shù)學(xué)模型建立的實施(一)混煉膠粘度、分散度預(yù)測裝置的實施(1)按圖3所示，繪制信號輸入調(diào)理板的印刷電路板，然后篩選元器件進(jìn)行安裝和簡單調(diào)試。例如U1、U2可選用LM324型運算放大器；U3、U4可選TL082型運算放大器；U5可選LM331型V/F轉(zhuǎn)換集成器件；GDQ1可選4N25型光電耦合器件；GDQ2可選TL117型光電耦合器件；(2)按圖1、圖2所示設(shè)計、并采用機加工方法加工制制造工業(yè)控制機機箱1或選購1PC-65型；再選購所需板、件，例如工業(yè)控制CPU主板可選PCA-6153型；無源母板可選PCA-6108型；PC104總線信號輸入板可選ADT200型；硬盤可選Quantum3.2AT；軟盤驅(qū)動控制器可選SONY1.44型；顯示器可選PH1L1PS105A型；打印機可選National 1121型；然后按上面說明書所述的相互連接關(guān)系進(jìn)行安裝連接，便能較好地實施本發(fā)明的混煉膠粘度、分散度預(yù)測裝置；(二)密煉機混煉膠粘度、分散度預(yù)測的數(shù)學(xué)模型的建立方法的實施，只要按上面說明書所述的方法步驟進(jìn)行，便能較好地實施。發(fā)明人經(jīng)過幾年的研究和生產(chǎn)實踐的試驗，已有很多成功的實施例，并在生產(chǎn)實踐中實施了一段時間，證明很成功，有較大的經(jīng)濟(jì)效益。下面僅舉3個實施例實施例1BB370型密煉機粘度預(yù)測數(shù)學(xué)模型的建立；(1)BB370型密煉機通過其微機監(jiān)控或控制裝置，采集每批混煉過程的有關(guān)參數(shù)，本實施例只采集每批排膠時間的瞬時功率；(2)從本發(fā)明的預(yù)測裝置中查找每種膠料混煉時的轉(zhuǎn)速和填充系數(shù)，本實施例有三種膠料共采集86批樣品第一種膠料27個樣品，轉(zhuǎn)速為35轉(zhuǎn)/分，填充系數(shù)為0.6813；第二種膠料36個樣品，轉(zhuǎn)速為35轉(zhuǎn)/分，填充系數(shù)為0.6640；第三種膠料23個樣品，轉(zhuǎn)速為40轉(zhuǎn)/分，填充系數(shù)為0.6933；(3)對上述86批樣品，按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1232-92《未硫化橡膠門尼粘度測定》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，并輸入本發(fā)明的預(yù)測裝置中；(4)對所采集到的數(shù)據(jù)，檢查是否存在異常數(shù)據(jù)。從統(tǒng)計學(xué)可知，如果變量X服從正態(tài)分布，則99％的值應(yīng)落在[μ-3σ，μ+3σ]內(nèi)，如果落在此范圍外，則懷疑是異常數(shù)據(jù)，應(yīng)給予排除；(5)按如下構(gòu)造形式的粘度預(yù)測模型μ=PN2×1000×(C1+C2/r+C3/r2)]]>式中μ為混煉膠門尼粘度；P為排膠點瞬時功率；N為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速；r為填充系數(shù)；將上式進(jìn)行非線性回歸過程，將得到常數(shù)C1、C2、C3的估計結(jié)果列表如表1所示。因此混煉膠粘度的預(yù)測模型為μ=PN2×1000×(-138729+15144/r-20681.1/r)]]>
表1非線性回歸的結(jié)果
(6)此模型的復(fù)相關(guān)系數(shù)R＝0.87014，表示我們的模型與86個樣品數(shù)據(jù)擬合的效果比較好。且從表1還可以看出P/N2、r對μ的影響均較顯著。可通過顯著性F、相關(guān)系數(shù)R和殘差檢驗；(7)為了對所建立的混煉膠粘度預(yù)測數(shù)學(xué)模型進(jìn)行檢驗，又在BB370型密煉機混煉過程中采集18批樣品，這18批樣品中第一種膠9批，第二種膠6批，第三種膠3批，并把實測門尼粘度值與預(yù)測值進(jìn)行比較，并列表示于表2表2膠料粘度預(yù)測與殘差分析
從表2可見預(yù)測值與實測值比較的平均差值為0.4105個門尼值，差值在2.5個門尼值內(nèi)的預(yù)測值有14個，占77.78％；差值在2.5～3個門尼值之內(nèi)有3個，占16.67％；差值在3～3.5個門尼值有1個，占5.56％；標(biāo)準(zhǔn)要求在±3個門尼值之內(nèi)，可見本模型的預(yù)測結(jié)果可正式投入運用。
實施例2BB270型密煉機粘度預(yù)測數(shù)學(xué)模型的建立(1)BB270型密煉機通過其微機監(jiān)控裝置采集混煉過程參數(shù)；排膠點瞬時功率47批，其中第一種膠28批，第二種膠19批；(2)按國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1232-92《未硫化橡膠門尼粘度測定》標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測，把兩種膠的填充系數(shù)一并轉(zhuǎn)入本發(fā)明的預(yù)測裝置中；(3)按數(shù)據(jù)服從正態(tài)公布，應(yīng)有99％的值應(yīng)落在[μ-3σ，μ+3σ]范圍內(nèi)，排除此范圍外的異常值；(4)進(jìn)行確定相關(guān)系數(shù)，其相關(guān)矩陣如下表3所示，從表3所示相關(guān)系數(shù)可見門尼粘度μ與功率P、填充系數(shù)γ之間存在著較明顯的線性關(guān)系表3相關(guān)性矩陣表
(5)回歸建立數(shù)學(xué)模型表4回歸分析
>從回歸分析可得μ＝370.509+95.77P-464.455γ；(6)回歸數(shù)學(xué)模型的檢查從方差分析表5可見，回歸模型極為顯著。多元測定系數(shù)R2＝0.8998，調(diào)整后R2＝0.8016、數(shù)學(xué)模型自變量和因變量之間有很強的線性關(guān)系；
表5方差分析
從表4中同時可見回歸參數(shù)的檢驗，從T統(tǒng)計量的P值水平可見，每個回歸參數(shù)均極為顯著，殘差的正態(tài)概率分布圖(即Q-Q圖)如圖5所示。從圖5可見，該圖形幾乎在一條直線上，表明殘差基本服從正態(tài)分布，符合回歸假設(shè)，有關(guān)檢驗均可通過；(7)預(yù)測檢驗在BB270型密煉機預(yù)測取樣15批，其中第一種膠8批，第二種膠7批，并檢測其門尼粘度，并與預(yù)測值比較，結(jié)果表示于表6所示表6預(yù)測值與實測值比較
從表6可見，預(yù)測值與實測值的差值在1個門尼值以內(nèi)的有7個，占46.67％；差值在1～2個門尼值的有5個，占33.33％；差值在2～3個門尼值的有3個，占20％；平均差值為2.1％，差值為預(yù)測粘度均值的4.9％，可見建立的本數(shù)學(xué)模型可投入使用。
實施例3混煉膠分散度預(yù)測數(shù)學(xué)模型的建立(1)采用微機控制或監(jiān)控裝置，采集密煉機混煉過程的有關(guān)參數(shù)排膠點瞬時功率P、混煉總時間T、總能量E、排膠時膠料溫度K共計78批樣品，并從控制裝置查到混煉轉(zhuǎn)速V、填充余數(shù)FA以及按國家標(biāo)準(zhǔn)測得的分散度FSD一并輸入控制裝置中；(2)排除異常值由于第38個樣品出現(xiàn)負(fù)數(shù)，而分散度按標(biāo)準(zhǔn)分為1到10級，故此認(rèn)為該數(shù)據(jù)為異常值，應(yīng)刪去；(3)進(jìn)行相關(guān)分析相關(guān)矩陣如表7所示，由于采集的78批樣品，轉(zhuǎn)速均為60轉(zhuǎn)/分鐘，故在本數(shù)學(xué)模型中暫不考慮轉(zhuǎn)速因子的影響。從表7相關(guān)系數(shù)可看，分散度FSD與混煉總能量E、總時間T、填充系數(shù)FA之間的相關(guān)性比較大，相對來說，分散度FSD與功率和溫度之間的相關(guān)性則差些。
表7相關(guān)矩陣<
4)預(yù)測數(shù)學(xué)模型的建立對分散度FSD，用以上P、T、E、K、FA等5個自變量做線性回歸，可得到如下表表8所示的結(jié)果表8分散度回歸模型結(jié)果
<p>從表8可見，分散度FSD與因素E、K、P均不顯著，因此，對于分散度的預(yù)測來說，本數(shù)學(xué)模型不成立；(5)修改組建新的自變量，建立新的數(shù)學(xué)模型經(jīng)過比較，對因素E和因素T作以下變換，得到新的自變量AP，AP＝E/T以AP和FA為自變量，作曲線回歸分析，獲得如下表9所示結(jié)果表9變換后的分散度回歸模型結(jié)果
所得回歸方程為FSD=60.838-97.7178FA+22.0627ET]]>從表9可見回歸后得到的多元測定系數(shù)R2＝0.7282，F(xiàn)統(tǒng)計量和t統(tǒng)計量表明方程與回歸系數(shù)都極為顯著；(6)本數(shù)學(xué)模型通過了檢驗，可投入應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種包括顯示器、打印機組成的密煉機建立混煉膠粘度分散度預(yù)測裝置，其特征在于它由工業(yè)控制機機箱(1)、工業(yè)控制級CPU主板(2)、無源母板(3)、PC104總線信號輸入板(4)、信號輸入調(diào)理板(5)、硬盤(6)、軟盤驅(qū)動控制器(7)、顯示器(8)及打印機(9)共同連接構(gòu)成，其相互位置及連接關(guān)系為PC104總線信號輸入板(4)通過PC104總線插座安裝在工業(yè)控制級CPU主板(2)上，CPU主板(2)則通過ISA總線插槽固定在無源母板(3)上，再通過扁平信號電纜與硬盤(6)及軟盤驅(qū)動器(7)相電氣連接，信號輸入調(diào)理板(5)通過ISA總線插槽固定在無源母板(3)上，無源母板(3)固定在工業(yè)控制機機箱(1)內(nèi)；通過上述之各板分別相應(yīng)卡插接在機箱背面擴展輸出顯示器插座、打印機插座、模擬量輸入插座，再通過上述的插座與顯示器、打印機及密煉機主電機功率變送器、混煉膠膠料膠溫變送器相電氣連接；其電路由24路開關(guān)量輸入隔離電路、24路開關(guān)量輸出隔離驅(qū)動電路、8路模擬量輸入緩沖電路、2路V/F轉(zhuǎn)換電路共同電氣連接構(gòu)成，其相互連接關(guān)系為24路開關(guān)量輸入隔離電路分別與工業(yè)現(xiàn)場開關(guān)量輸入電路及PC104總線輸入板相電氣連接；24路開關(guān)量輸出隔離驅(qū)動電路分別與工業(yè)現(xiàn)場控制對象及PC104總線信號輸入板相電氣連接，8路模擬量輸入緩沖電路分別與工業(yè)現(xiàn)場模擬量輸入電路、PC104總線信號輸入板相電氣連接，2路V/F轉(zhuǎn)換電路分別與工業(yè)現(xiàn)場模擬量輸入電路、PC104總線信號輸入板相電氣連接。
2.一種密煉機預(yù)測混煉膠粘度分散度的數(shù)學(xué)模型建立的方法用本發(fā)明的密煉機混煉膠粘度分散度預(yù)測裝置采集混煉過程中的溫度、時間、功率、能量等參數(shù)，建立數(shù)學(xué)模型時，最少采集2～6種膠料混煉過程中的上述各項參數(shù)，每一種膠料采集的樣品批數(shù)至少15批以上，總計在40～150批之間，并采集每種膠料混煉時的填充系數(shù)、密煉機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、壓砣的壓力等參數(shù)；再對上述取樣樣品在實驗室按國家標(biāo)準(zhǔn)檢測物料的粘度和分散度，并將檢測結(jié)果輸入本發(fā)明的混煉膠粘度分散度預(yù)測裝置；其建立數(shù)學(xué)模型步驟如下(1)排除樣品數(shù)據(jù)的異常值從統(tǒng)計學(xué)知，如變量X服從正態(tài)分布，則99％的值應(yīng)落在[μ-3σ，μ+3σ]內(nèi)，如果落在此范圍外，則將該數(shù)據(jù)當(dāng)異常值排除；(2)進(jìn)行相關(guān)分析從相關(guān)系數(shù)看粘度或分散度與有關(guān)參數(shù)的關(guān)系(3)建立數(shù)學(xué)模型以粘度或分散度為因變量，以填充系數(shù)、轉(zhuǎn)速等為自變量回歸建立數(shù)學(xué)模型；(4)進(jìn)行有關(guān)的檢驗其中包括顯著性F的檢驗，相關(guān)系數(shù)R的檢驗，殘差檢驗若通過檢驗，則回歸方程成立；若不通過，則修改數(shù)學(xué)模型，繼續(xù)回歸檢驗，直到預(yù)測數(shù)學(xué)模型建立；(5)預(yù)測混煉膠粘度和分散度建立預(yù)測數(shù)學(xué)模型后，如在監(jiān)控條件下，密煉機每混煉一批結(jié)束時，即可給出該批混煉膠的粘度和分散度數(shù)值；如在控制條件下，該批混煉膠的粘度和分散度值達(dá)到要求值的范圍內(nèi)，密煉機才結(jié)束該批的混煉。
全文摘要
本發(fā)明是密煉機混煉膠粘度分散度預(yù)測裝置及其數(shù)學(xué)模型建立方法,其裝置由機箱、CPU主板、無源母板、PC104總線輸入板、信號輸入調(diào)理板、硬盤、軟盤驅(qū)動控制器、顯示器及打印機構(gòu)成,PC104輸入板裝于CPU主板上,主板固定于無源母板上,再與硬盤及軟盤驅(qū)動器電氣連接,信號輸入調(diào)理板固定于無源母板,無源母板固定于機箱內(nèi);電路由24路開關(guān)量輸入隔離電路、24路開關(guān)量輸出隔離驅(qū)動電路、8路模擬量輸入緩沖電路、2路V/F轉(zhuǎn)換電路電氣連接構(gòu)成。本發(fā)明還包括混煉膠粘度分散度預(yù)測的數(shù)學(xué)模型建立方法步驟。本發(fā)明能實時在線檢測、控制,產(chǎn)品合格率高、成本大大降低。
文檔編號G01N11/00GK1247977SQ9911701
公開日2000年3月22日 申請日期1999年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月30日
發(fā)明者張海, 賀德化, 馬鐵軍 申請人:華南理工大學(xué)