CN104369351B - 一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置及挤出方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置及挤出方法。包括挤出机头、接取装置、连续秤称重装置、测宽装置和PLC控制系统，挤出机头上设有挤出口型，接取装置一侧靠近挤出口型，连续秤称重装置和测宽装置设置在接取装置的另一侧；挤出口型外侧安装有用于测量挤出速度的口型测速辊，连续秤称重装置和测宽装置的输出端连接PLC控制系统的输入端，PLC控制系统输出端连接所述挤出机头和接取装置；本发明通过主控制环和辅助控制环，能够消除设备本身固有误差和胶料性能变化等可预见性误差带来的波动，以及其它不可预见误差引起的橡胶制品重量和宽度波动，提高了机电一体化装置和挤出方法的抗扰动能力和挤出精确性。

Description

一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置及挤出方法

技术领域

本发明涉及一种挤出装置及挤出方法，特别涉及一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置及挤出方法。

背景技术

现有技术中，轮胎产品中的主要橡胶部件需要采用挤出工艺进行生产，橡胶制品挤出过程是生产汽车轮胎必不可少的工艺环节。挤出制品的质量与精度直接影响到轮胎产品的最终质量与精度，也影响到轮胎生产的成本。而挤出过程的精确性，对于挤出制品的质量与精度，有着决定性的影响。

在实际挤出生产过程中，很多因素影响挤出过程的精确性，例如：由于设备本身加工误差引起的强制喂料波动与螺杆每转排胶量波动，由于变频器控制误差引起的螺杆转速波动，由于胶料前道工序加工误差引起的同批次胶料品质波动，由于原材料产地、批次不同引起的胶料品质波动，或由于工人操作误差或其它意外原因等等造成的不可预知的过程误差等等。一般传统的做法是由操作人员事先试验出各种制品在一定挤出速度和生产线速度状态下的合理速度配比参数组，并将其以配方的形式记录到计算机中，而操作人员生产时在计算机中选择、调用“配方”进行生产。然而这种方法还是“开环”的控制方式，不能及时调整由于难以避免的各种因素所引起的误差，即抗扰动能力差，其挤出的精确性就差。本发明采用一种集成了实时检测、直接反馈、主辅双闭环控制的机电一体化装置系统，实现及时化、智能化的随动控制和闭环控制，保证了对橡胶制品的精确挤出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置及挤出方法，解决了现有技术中不能及时调整由于各种因素引起的误差，即抗扰动能力差，挤出精确性差的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：包括挤出机头、接取装置和PLC控制系统，所述挤出机头上设有用于挤出橡胶制品的挤出口型；所述接取装置用于接取挤出的所述橡胶制品，所述接取装置一侧靠近所述挤出口型，另一侧设有用于测量挤出的所述橡胶制品重量的连续秤称重装置和用于测量挤出所述橡胶制品宽度的测宽装置；所述挤出口型外侧设有用于测量挤出速度的口型测速辊；所述连续秤称重装置、测宽装置和口型测速辊的输出端均连接所述PLC控制系统的输入端，所述PLC控制系统输出端连接所述挤出机头及接取装置，所述PLC控制系统用于根据所述连续秤称重装置、测宽装置和口型测速辊反馈的数据调整所述接取装置处接取线速度的设定值。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述接取装置包括接取摆架和输送装置，所述接取摆架与所述输送装置通过铰接方式连接；所述输送装置一端靠近所述口型测速辊设置，另一端连接所述连续秤称重装置，所述连续秤称重装置用于测量所述输送装置上所述橡胶制品的重量。

进一步，所述输送装置为收缩辊道、输送辊道或输送带的任意一种，或者为任意两种或三种的串联组合。

进一步，所述收缩辊道分段设置，每段各由一套驱动装置单独驱动。这样可根据每段辊道上的橡胶制品的应力松弛来调节收缩范围，有效地减少胶料的应力收缩，防止制品收缩变形。

进一步，所述PLC控制系统包括开关模块、设定模块、接收模块、计算模块、比较模块、调整模块和报警系统，

所述开关模块用于控制所述机电一体化装置的开启和关闭；

所述设定模块用于设定所述橡胶制品的规格和机头口型系数K，所述橡胶制品的规格包括橡胶制品的标准重量值和/或标准宽度值；所述机头口型系数K定义为测量得到的所述橡胶制品实际挤出线速度和所述接取摆架处线速度设定值的比值；

所述接收模块用于接收所述连续秤称重装置发送的橡胶制品的实际重量值和/或所述测宽装置发送的橡胶制品的实际宽度值，并将所述实际重量值和/或实际宽度值发送给所述计算模块；

所述计算模块用于计算所述实际重量值的平均值和/或实际宽度值的平均值；

所述比较模块用于比较所述标准重量值和实际重量值的平均值，并根据比较结果输出第一控制指令至调整模块；和/或用于比较所述标准宽度值和实际宽度值的平均值，并根据比较结果输出第二控制指令至调整模块或报警模块；

所述调整模块用于根据接收到的第一控制指令和/或第二控制指令调整所述机头口型系数K的大小；

所述报警模块用于根据接收到的第二控制指令发出报警信号，并控制所述开关模块关闭所述机电一体化装置。

进一步，还包括用于对挤出的橡胶制品进行后续工艺的联动装置，所述联动装置设置在靠近所述连续秤称重装置的位置。

进一步，所述联动装置包括依次连接的排气装置、过桥辊道、上坡运输装置、冷却装置、下坡运输装置和吹干装置。

进一步，所述联动装置还包括设置在排气装置和过桥辊道之间的检测平台，和/或设置在过桥辊道和上坡运输带之间的涂胶浆装置，和/或设置在所述吹干装置远离所述下坡运输装置一侧的切断装置、拾取装置和/或卷取装 置。联动装置的设置是为了对挤出的橡胶进行后续的运输、贴合、冷却、吹干、卷取或切断等工艺，因此可以根据具体的橡胶制品加工要求，对联动装置的结构进行修改，比如对上述排气装置、冷却装置、吹干装置、涂胶浆装置、卷取装置、切断装置的位置和/或各传输及贴合装置、过桥辊道等的连接关系进行调整，和/或增加或减少以上所述装置，上述调整均在本发明的保护范围以内。

进一步，所述测宽装置设置在挤出的橡胶制品的上方，所述测宽装置(8)固定安装在所述接取装置的机架、所述连续秤称量装置的机架或所述联动装置的机架上。

进一步，所述挤出口型为推出式挤出口型，所述推出式挤出口型外侧安装有用于测量挤出速度的口型测速辊；所述口型测速辊上设有编码器，所述编码器用于将所述口型测速辊测量出的挤出速度转换为挤出线速度。

一种橡胶制品挤出方法，所述挤出方法利用所述的机电一体化装置，所述方法包括以下步骤：

步骤1，参数设定：通过所述PLC控制系统设定橡胶制品的规格和所述机头口型系数K；所述橡胶制品的规格包括橡胶制品的标准重量值和标准宽度值，所述机头口型系数K定义为测量得到的所述橡胶制品实际挤出线速度和所述接取摆架处线速度设定值的比值；

步骤2，橡胶试制品调制：通过设定所述PLC控制系统，使所述机头口型系数K值保持为1，修配所述挤出口型，直至修配到橡胶试制品的规格符合步骤1中设定的橡胶制品的规格；记录此时机头挤出口型板的编号，生成制备所述规格的橡胶制品的配方，所述配方包括所述机头挤出口型板的编号、橡胶制品的标准重量值和标准宽度值；

步骤3，实际生产：根据需要制备的橡胶制品的规格，选择与规格相匹配的配方进行实际生产。

进一步，步骤2具体为：修配所述挤出口型，使所述机头口型系数K值保持为1，且所述橡胶试制品的实际宽度符合所述步骤1中设定的标准宽度值，所述橡胶试制品的实际重量在所述设定的标准重量值的±△g1范围内浮动；设定所述橡胶制品的另一个实际重量浮动范围±△g2，且△g2＞△g1；记录此时的机头挤出口型板的编号，生成并存储制备所述规格的橡胶制品的配方，所述配方包括所述机头挤出口型板的编号、橡胶制品的标准重量值、标准宽度值、△g1和△g2值。

进一步，所述步骤3具体为：

步骤301 根据需要制备的橡胶制品的规格，选择符合所述规格的配方；

步骤302 对实际生产中的橡胶制品的实际重量进行采样并生成采样结果的平均值g1；

步骤303 当(g+△g1)＜g1＜(g+△g2)时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值减少的范围为0.01～0.05；

当g1≥(g+△g2)时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值减少的范围为0.05～0.1；

当(g-△g2)＜g1＜(g-△g1)时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值增大的范围为0.01～0.05；

当g1≤(g-△g2)时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值增大的范围为0.05～0.1；

所述g为设定的橡胶制品的每米标准重量值。

进一步，所述步骤3具体为：

步骤401 根据需要制备的橡胶制品的规格，选择符合所述规格的配方进行实际生产；并对实际生产中的橡胶制品的实际重量进行采样并生成采样结果的平均值g1；

步骤402 对实际生产中的橡胶制品的实际宽度进行采样并生成采样结 果的平均值L；

步骤403 设定所述橡胶制品宽度的范围；当g＜g1≤(g+△g1)，且L超过所述橡胶制品宽度上限时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤401，所述K值减少的范围为0.01～0.05；

当g1≥g，且L低于所述橡胶制品宽度下限时，输出胶料密度异常报警信号，当胶料密度异常报警信号持续超过1～10分钟时，控制所述机电一体化装置停机；

当(g-△g1)≤g1＜g，且L低于所述橡胶制品宽度下限时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤401，所述K值增加的范围为0.01～0.05；

当g1≤g，且L超过所述橡胶制品宽度上限时，输出胶料密度异常报警信号，当胶料密度异常报警信号持续超过1～10分钟时，控制所述机电一体化装置停机；

所述g为设定的橡胶制品的每米标准重量值。

进一步，橡胶制品的标准重量值为：0.1kg≤g≤50kg，实际橡胶制品的重量浮动范围为：g*0.05％≤△g1≤g*2％,g*2％≤△g2≤g*5％。

在实际生产过程中PLC控制系统根据口型测速辊的速度、橡胶制品重量及其宽度的变化，实时调整接取装置接取摆架处速度设定值，形成速度跟随实现随动控制。

本发明的有益效果是：本发明通过一个主控制环和两个辅助控制环来提高机电一体化装置和挤出方法的抗扰动能力和挤出精确性。主控制环通过口型测速辊来实时检测橡胶制品出来的线速度，即反映了橡胶制品实际的挤出线速度，利用该速度可以在制品挤出的线速度与接取线速度之间建立起直接的实时的速度跟随随动控制系统，来消除设备本身固有误差和胶料性能变化等可预见性误差带来的波动，以确保制品的精确挤出；第一辅助控制环通过 接取辊道后面的连续秤称重装置反馈来建立起重量反馈闭环控制系统来消除不可预见性误差引起的制品重量波动，以确保制品的精确性；第二辅助控制环通过接取辊道后面的测宽装置的宽度反馈来建立起宽度反馈闭环控制系统来配合重量反馈闭环控制系统消除不可预见性误差引起的制品宽度波动，以确保制品的精确性；从而保证了整个机电一体化装置和橡胶制品挤出方法的精确性。

附图说明

图1为本发明的机电一体化装置的结构示意图；

图2为本发明的用于挤出橡胶制品的挤出方法的流程图；

图3为本发明实施例1的效果示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、挤出机头，2、挤出口型，3、接取装置，4、口型测速辊，5、接取摆架，6、输送装置，7、连续秤称重装置，8、测宽装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1：

本发明的实施例涉及一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置及挤出方法，用于实现实时化、智能化的随动控制和闭环控制，保证了对橡胶制品的精确挤出。本发明应用的前提条件是要求制品挤出口型调试时一定要按照“推出”式挤出口型来修配。

如图1所示，本发明实施例为一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置，包括挤出机头1、接取装置3、连续秤称重装置7、测宽装置8和PLC控制系 统，挤出机头1上设有挤出口型2，挤出口型2为推出式挤出口型，推出式挤出口型外侧安装有用于测量挤出速度的口型测速辊4；连续秤称重装置7、测宽装置8和口型测速辊4的输出端连接所述PLC控制系统的输入端，PLC控制系统输出端连接所述挤出机头1及接取装置。

接取装置包括接取摆架5和输送装置6，接取摆架5与输送装置6通过铰接方式连接，接取装置的接取摆架5一端靠近所述口型测速辊4，另一端设有连续秤称重装置7。本实施例中输送装置为收缩辊道，测宽装置8设置在挤出的橡胶制品的上方，测宽装置8固定安装在连续秤称量装置7的机架上。

口型测速辊上设有编码器，编码器用于将所述口型测速辊测量出的挤出速度转换为挤出线速度。

PLC控制系统包括开关模块、设定模块、接收模块、计算模块、比较模块、调整模块和报警系统，

开关模块用于控制所述机电一体化装置的开启和关闭；

设定模块用于设定所述橡胶制品的规格和机头口型系数K，橡胶制品的规格包括橡胶制品的标准重量值和标准宽度值；

接收模块用于接收所述称重装置发送的橡胶制品的实际重量值和测宽装置发送的橡胶制品的实际宽度值，并将实际重量值和实际宽度值发送给计算模块；

计算模块用于计算所述实际重量值的平均值和实际宽度值的平均值；

比较模块用于比较所述标准重量值和实际重量值的平均值，并根据比较结果输出第一控制指令至调整模块；和/或用于比较所述标准宽度值和实际宽度值的平均值，并根据比较结果输出第二控制指令至调整模块或报警模块；

调整模块用于根据接收到的第一控制指令和/或第二控制指令调整机头 口型系数K的大小；

报警模块用于根据接收到的第二控制指令发出报警信号，并控制所述开关模块关闭所述机电一体化装置。

如图2所示,为本实施例的一种橡胶制品挤出方法，所述挤出方法利用所述机电一体化装置，包括以下步骤：

一、速度跟随随动控制主环：其原理是通过口型测速辊来实时检测橡胶制品出来的线速度，即反映了制品实际的挤出速度，利用该速度可以在制品挤出的线速度与接取线速度之间建立起直接的实时的速度跟随，实现随动控制，来消除设备本身固有误差和胶料性能变化等可预见性误差带来的波动，以确保制品的精确挤出。具体实施方式如下：

(1)参数设定：设定挤出的橡胶制品为一种100mm×1mm的合成橡胶片，设定该橡胶制品的每米标准重量值g为0.1kg，标准宽度值为100mm，设定该橡胶制品的挤出线速度为35m/min，机头口型系数K定义为测量得到的所述橡胶制品实际挤出线速度和接取装置接取摆架处接取线速度设定值的比值；

(2)橡胶试制品调制：根据口型测速辊上的编码器，测定挤出线速度；将实际挤出线速度调至35m/min，使所述机头口型系数K值保持为1，即接取装置接取摆架处线速度设定也为35m/min，修配机头挤出口型，直至修配到橡胶试制品的规格符合步骤1中设定的标准宽度值100mm和每米标准重量值0.1kg，如图3所示，将该橡胶试制品的实际重量浮动范围△g₁设定为0.02kg，所述△g₁可根据工艺的不同而有所不同，可以在同一批次胶料供胶过程中，通过观察连续秤称重数据并根据具体工艺条件进行设定；将所述橡胶制品的另一个实际重量浮动范围△g₂设定为0.04kg，所述△g₂＞△g₁，△g₂根据具体工艺条件进行设定；记录此时机头挤出口型板的编号为P1，橡胶制品的标准重量值g为0.1kg，标准宽度值为100mm，△g₁设定值为0.02kg， △g₂设定值为0.04kg，允许宽度范围值为98～102mm，把这些数据存储下来，作为制备所述规格的橡胶制品的配方。

(3)当实际生产时，根据需要制备的橡胶制品的规格，选择符合所述规格的配方进行实际生产，在实际生产过程中通过挤出口型系数K形成速度跟随，实现随动控制。

若假设挤出过程中没有任何不可预见误差出现，则制品将会宽度合格，且连续秤称重值将始终在橡胶制品的标准重量值±△g₁范围内波动，如图3中的曲线G1。在这种状况下，测宽装置和连续秤称重装置实际上只起到监控而并不参与控制，随动控制可以充分发挥无拉伸、等速、实时反馈控制控制作用，以提高制品的重量Cp值。

本实施例中，本速度跟随随动控制主环在生产中一直起效。另外，本实施例中还可采用二级控制辅环，根据实际情况来配合控制主环进行辅助调节控制，详见下述称重反馈闭环控制辅环和测宽反馈闭环辅控制环。

本实施例中，可采用称重反馈闭环控制辅环(第一级)来进行辅助控制，其原理是通过接取收缩辊道后面的连续秤称重反馈来建立起重量反馈闭环控制系统以消除不可预见性误差引起的制品重量波动，以确保制品的精确性，具体实施方式如下：

步骤301 根据需要制备的橡胶制品的规格，选择符合所述规格的配方进行实际生产。

步骤302 对实际生产中的橡胶制品的实际每米重量进行采样并生成采样结果的平均值g₁；

步骤303 当(g+△g₁)＜g₁＜(g+△g₂)，即0.12kg＜g₁＜0.14kg时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值减少0.01；

当g₁≥(g+△g₂),即g₁≥0.14kg时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值减少0.05；

当(g-△g₂)＜g₁＜(g-△g₁)，即0.06kg＜g₁＜0.08kg时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值增大0.01；

当g₁≤(g-△g₂)，即g₁≤0.06kg时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值增大0.05；

所述g为设定的橡胶制品的每米标准重量值。

本实施例中，还可以采用测宽反馈闭环辅控制环(第二级)来进行辅助控制，其原理是通过接取收缩辊道后面的测宽系统的宽度反馈来建立起宽度反馈闭环控制系统来配合重量反馈闭环控制系统来消除不可预见性误差引起的制品宽度波动，以确保制品的精确性。制品重量是第一控制要素，其次才是宽度。因此测宽反馈闭环是配合重量反馈闭环控制系统的下一级辅助控制环，具体实施方式如下：

步骤401 根据需要制备的橡胶制品的规格，选择符合所述规格的配方进行实际生产；并对实际生产中的橡胶制品的实际重量进行采样并生成采样结果的平均值g₁；

步骤402 对实际生产中的橡胶制品的实际宽度进行采样并生成采样结果的平均值L；

步骤403 当g＜g₁≤(g+△g₁),即0.1kg＜g₁≤0.12kg，且L超过宽度上限值102mm时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤401，所述K值减少0.01；

当g₁≥g，即g₁≥0.1kg，且L低于宽度下限值98mm时，输出胶料密度异常报警信号，当胶料密度异常报警信号持续超过1分钟时，控制所述机电一体化装置停机；

当(g-△g₁)≤g₁＜g，即0.08kg≤g₁＜0.1kg，且L低于宽度下限值98mm时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤401，所述K值增加0.01；

当g₁≤g，即g₁≤0.1kg，且L超过宽度上限值102mm时，输出胶料密度异常报警信号，当胶料密度异常报警信号持续超过1分钟时，控制所述机电一体化装置停机；

在实际生产过程中PLC控制系统根据口型测速辊的速度、橡胶制品重量及其宽度的变化，实时调整接取装置接取摆架处接取速度设定值，形成速度跟随实现随动控制。

接取装置接取摆架处速度设定值＝橡胶制品实际挤出线速度/K。

本发明通过一个主控制环和两个辅助控制环来提高机电一体化装置和挤出方法的抗扰动能力和挤出精确性。主控制环通过口型测速辊来实时检测橡胶制品出来的线速度，即反映了橡胶制品实际的挤出速度，利用该速度可以在制品挤出的线速度与接取线速度之间建立起直接的实时的速度跟随，实现随动控制，来消除设备本身固有误差和胶料性能变化等可预见性误差带来的波动，以确保制品的精确挤出；第一辅助控制环通过接取辊道后面的米秤称重装置反馈来建立起重量反馈闭环控制系统来消除不可预见性误差引起的制品重量波动，以确保制品的精确性；第二辅助控制环通过接取辊道后面的测宽装置的宽度反馈来建立起宽度反馈闭环控制系统来配合重量反馈闭环控制系统消除不可预见性误差引起的制品宽度波动，以确保制品的精确性；从而保证了整个机电一体化装置和橡胶制品挤出方法的精确性。

实施例2

本发明实施例的一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置，仅在实施例1的基础上，在连续秤称量装置后面新增加了联动装置，所述联动装置用于根据实际需要对所述挤出口型挤出的橡胶制品进行定型等后续工艺处理。本实施例中，所述联动装置包括依次连接的排气装置、过桥辊道、上坡运输带、冷却装置、下坡运输带、吹干装置、卷取和/或裁断装置。

本实施例的一种橡胶制品挤出方法，所述挤出方法利用所述机电一体化 装置，包括以下步骤：

一、速度跟随随动控制主环：其原理是通过口型测速辊来实时检测橡胶制品出来的线速度，即反映了制品实际的挤出速度，利用该速度可以在制品挤出的线速度与接取线速度之间建立起直接的实时的速度跟随，实现随动控制，来消除设备本身固有误差和胶料性能变化等可预见性误差带来的波动，以确保制品的精确挤出。具体实施方式如下：

(1)参数设定：设定挤出的橡胶制品为一种500mm宽的子午线轮胎胎面半成品，设定该橡胶制品的每米标准重量值g为5kg，标准宽度值为500mm，设定该橡胶制品的挤出线速度为20m/min，机头口型系数K定义为测量得到的所述橡胶制品实际挤出线速度和接取装置接取摆架处线速度设定值的比值。

(2)橡胶试制品调制：根据口型测速辊上的编码器，测定挤出线速度。将实际挤出线速度调至20m/min，使所述机头口型系数K值保持为1，即接取装置接取摆架处线速度设定也为20m/min，修配机头挤出口型，直至修配到橡胶试制品的规格符合步骤1中设定的标准宽度值500mm和每米标准重量值为5kg，将该橡胶试制品的实际重量的浮动范围△g₁设定为0.1kg，如图3所示，所述△g₁可根据工艺的不同而有所不同，可以在同一批次胶料供胶过程中，通过观察连续秤称重数据并根据具体工艺条件进行设定；将所述橡胶制品的另一个实际重量浮动范围△g₂设定为0.25kg，所述△g₂＞△g₁，△g₂根据具体工艺条件进行设定；记录此时机头挤出口型板的编号为P2，橡胶制品的标准重量值g为5kg，标准宽度值为500mm，△g₁设定值为0.1kg，△g₂设定值为0.25kg，允许宽度范围值为495～505mm,把这些数据存储下来，作为制备所述规格的橡胶制品的配方。

(3)当实际生产时，根据需要制备的橡胶制品的规格，选择符合所述规格的配方进行实际生产，在实际生产过程中通过挤出口型系数K形成速度 跟随，实现随动控制。

若假设挤出过程中没有任何不可预见误差出现，则制品将会宽度合格，且连续秤称重值将始终在橡胶制品的标准重量值±△g₁范围内波动，如图3中的曲线G1。在这种状况下，测宽装置和连续秤称重装置实际上只起到监控而并不参与控制，随动控制可以充分发挥无拉伸、等速、实时反馈控制控制作用，以提高制品的重量Cp值。

本实施例中，本速度跟随随动控制主环在生产中一直起效。另外，本实施例中还可采用二级控制辅环，根据实际情况来配合控制主环进行辅助调节控制，详见下述称重反馈闭环控制辅环和测宽反馈闭环辅控制环。本实施例的称重反馈闭环控制辅环的具体实施方式如下：

步骤301 根据需要制备的橡胶制品的规格，选择符合所述规格的配方进行实际生产；

步骤302 对实际生产中的橡胶制品的实际每米重量进行采样并生成采样结果的平均值g₁；

步骤303 当(g+△g₁)＜g₁＜(g+△g₂)，即5.1kg＜g₁＜5.25kg时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值减少0.05；

当g₁≥(g+△g₂),即g₁≥5.25kg时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值减少0.1；

当(g-△g₂)＜g₁＜(g-△g₁)，即4.75kg＜g₁＜4.9kg时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值增大0.05；

当g₁≤(g-△g₂)，即g₁≤4.75kg时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值增大0.1；

所述g为设定的橡胶制品的每米标准重量值。

本实施例的测宽反馈闭环辅控制环的具体实施方式如下：

步骤401 根据需要制备的橡胶制品的规格，选择符合所述规格的配方 进行实际生产；并对实际生产中的橡胶制品的实际重量进行采样并生成采样结果的平均值g₁；

步骤402 对实际生产中的橡胶制品的实际宽度进行采样并生成采样结果的平均值L；

步骤403 当g＜g₁≤(g+△g₁),即5kg＜g₁≤5.1kg，且L超过宽度上限值505mm时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤401，所述K值减少0.05；

当g₁≥g，即g₁≥5kg，且L低于宽度下限值495mm时，输出胶料密度异常报警信号，当胶料密度异常报警信号持续超过5分钟时，控制所述机电一体化装置停机；

当(g-△g₁)≤g₁＜g，即4.9kg≤g₁＜5kg，且L低于宽度下限值495mm时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤401，所述K值增加0.05；

当g₁≤g，即g₁≤5kg，且L超过宽度上限值505mm时，输出胶料密度异常报警信号，当胶料密度异常报警信号持续超过5分钟时，控制所述机电一体化装置停机；

在实际生产过程中PLC控制系统根据口型测速辊的速度、橡胶制品重量及其宽度的变化，实时调整接取装置接取摆架处速度设定值，形成速度跟随实现随动控制。

接取装置接取摆架处速度设定值＝橡胶制品实际挤出线速度/K。

实施例3

本发明实施例的一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置，仅在实施例1的基础上，在连续秤称量装置前面新增加了联动装置。

所述联动装置包括上坡运输带、冷却装置、下坡运输带、吹干装置。

本实施例的一种橡胶制品挤出方法，所述挤出方法利用所述机电一体化 装置，包括以下步骤：

一、速度跟随随动控制主环：其原理是通过口型测速辊来实时检测橡胶制品出来的线速度，即反映了制品实际的挤出速度，利用该速度可以在制品挤出的线速度与接取线速度之间建立起直接的实时的速度跟随，实现随动控制，来消除设备本身固有误差和胶料性能变化等可预见性误差带来的波动，以确保制品的精确挤出。具体实施方式如下：

(1)参数设定：设定挤出的橡胶制品为一种2800mm宽的宽幅橡胶片，设定该橡胶制品的每米标准重量值g为50kg，标准宽度值为2800mm，设定该橡胶制品的挤出线速度为5m/min，设定机头口型系数K定义为测量得到的所述橡胶制品实际挤出线速度和接取装置接取摆架处线速度设定值的比值。

(2)橡胶试制品调制：根据口型测速辊上的编码器，测定挤出线速度。将实际挤出线速度调至5m/min，使所述机头口型系数K值保持为1，即接取装置接取摆架处线速度设定也为5m/min，修配机头挤出口型，直至修配到橡胶试制品的规格符合步骤1中设定的标准宽度值2800mm和每米标准重量值为50kg，将该橡胶试制品的实际重量的浮动范围△g₁设定为0.8kg，如图3所示，所述△g₁可根据工艺的不同而有所不同，可以在同一批次胶料供胶过程中，通过观察连续秤称重数据并根据具体工艺条件进行设定；将所述橡胶制品的另一个实际重量浮动范围△g₂设定为1.5kg，所述△g₂＞△g₁，△g₂根据具体工艺条件进行设定；记录此时机头挤出口型板的编号为P3，橡胶制品的标准重量值g为50kg，标准宽度值为2800mm，△g₁设定值为0.8kg，△g₂设定值为1.5kg，允许宽度范围值为2770～2830mm,把这些数据存储下来，作为制备所述规格的橡胶制品的配方。

(3)当实际生产时，根据需要制备的橡胶制品的规格，选择符合所述规格的配方进行实际生产，在实际生产过程中通过挤出口型系数K形成速度 跟随，实现随动控制。

若假设挤出过程中没有任何不可预见误差出现，则制品将会宽度合格，且连续秤称重值将始终在橡胶制品的标准重量值±△g₁范围内波动，如图3中的曲线G1。在这种状况下，测宽装置和连续秤称重装置实际上只起到监控而并不参与控制，随动控制可以充分发挥无拉伸、等速、实时反馈控制控制作用，以提高制品的重量Cp值。

本实施例中，本速度跟随随动控制主环在生产中一直起效。另外，本实施例中还可采用二级控制辅环，根据实际情况来配合控制主环进行辅助调节控制，详见下述称重反馈闭环控制辅环和测宽反馈闭环辅控制环。

本实施例中称重反馈闭环控制辅环的具体实施方式如下：

步骤301 根据需要制备的橡胶制品的规格，选择符合所述规格的配方进行实际生产。

步骤302 对实际生产中的橡胶制品的实际每米重量进行采样并生成采样结果的平均值g1；

步骤303 当(g+△g₁)＜g₁＜(g+△g₂)，即50.8kg＜g₁＜51.5kg时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值减少0.03；

当g₁≥(g+△g₂),即g₁≥51.5kg时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值减少0.08；

当(g-△g₂)＜g₁＜(g-△g₁)，即48.5kg＜g₁＜49.2kg时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值增大0.03；

当g₁≤(g-△g₂)，即g₁≤48.5kg时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值增大0.08；

所述g为设定的橡胶制品的每米标准重量值。

本实施例中，测宽反馈闭环辅控制环的具体实施方式如下：

步骤401 根据需要制备的橡胶制品的规格，选择符合所述规格的配方 进行实际生产；并对实际生产中的橡胶制品的实际重量进行采样并生成采样结果的平均值g₁；

步骤402 对实际生产中的橡胶制品的实际宽度进行采样并生成采样结果的平均值L；

步骤403 当g＜g₁≤(g+△g₁),即50kg＜g₁≤50.8kg，且L超过宽度上限值2830mm时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤401，所述K值减少0.03；

当g₁≥g，即g₁≥50kg，且L低于宽度下限值2770mm时，输出胶料密度异常报警信号，当胶料密度异常报警信号持续超过10分钟时，控制所述机电一体化装置停机；

当(g-△g₁)≤g₁＜g，即49.2kg≤g₁＜50kg，且L低于宽度下限值2770mm时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤401，所述K值增加0.03；

当g₁≤g，即g₁≤50kg，且L超过宽度上限值2830mm时，输出胶料密度异常报警信号，当胶料密度异常报警信号持续超过10分钟时，控制所述机电一体化装置停机；

在实际生产过程中PLC控制系统根据口型测速辊的速度、橡胶制品重量及其宽度的变化，实时调整接取装置接取摆架处速度设定值，形成速度跟随实现随动控制。

接取装置接取摆架处速度设定值＝橡胶制品实际挤出线速度/K。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置，其特征在于：包括挤出机头(1)、接取装置(3)和PLC控制系统，所述挤出机头(1)上设有用于挤出橡胶制品的挤出口型(2)；所述接取装置(3)用于接取挤出的所述橡胶制品，所述接取装置(3)一侧靠近所述挤出口型(2)，另一侧设有用于测量挤出的所述橡胶制品重量的连续秤称重装置(7)和用于测量挤出所述橡胶制品宽度的测宽装置(8)；所述挤出口型(2)外侧设有用于测量挤出速度的口型测速辊(4)；所述连续秤称重装置(7)、测宽装置(8)和口型测速辊(4)的输出端均连接所述PLC控制系统的输入端，所述PLC控制系统输出端连接所述挤出机头(1)及接取装置(3)，所述PLC控制系统用于根据所述连续秤称重装置(7)、测宽装置(8)和口型测速辊(4)反馈的数据调整所述接取装置(3)处接取线速度的设定值。

2.根据权利要求1所述的一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置，其特征在于：所述接取装置(3)包括接取摆架(5)和输送装置(6)，所述接取摆架(5)与所述输送装置(6)通过铰接方式连接；所述输送装置(6)一端靠近所述口型测速辊(4)设置，另一端连接所述连续秤称重装置(7)，所述连续秤称重装置(7)用于测量所述输送装置(6)上所述橡胶制品的重量。

3.根据权利要求2所述的一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置，其特征在于：所述输送装置(6)为收缩辊道、输送辊道或输送带的任意一种，或者为任意两种或三种的串联组合。

4.根据权利要求3所述的一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置，其特征在于：所述收缩辊道分段设置，每段各由一套驱动装置单独驱动。

5.根据权利要求1所述的一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置， 其特征在于：所述PLC控制系统包括开关模块、设定模块、接收模块、计算模块、比较模块、调整模块和报警系统，

所述开关模块用于控制所述机电一体化装置的开启和关闭；

所述设定模块用于设定所述橡胶制品的规格和机头口型系数K，所述橡胶制品的规格包括橡胶制品的标准重量值和/或标准宽度值；所述机头口型系数K定义为测量得到的所述橡胶制品实际挤出线速度和所述接取摆架处线速度设定值的比值；

所述接收模块用于接收所述连续秤称重装置(7)发送的橡胶制品的实际重量值和/或所述测宽装置(8)发送的橡胶制品的实际宽度值，并将所述实际重量值和/或实际宽度值发送给所述计算模块；

所述计算模块用于计算所述实际重量值的平均值和/或实际宽度值的平均值；

所述比较模块用于比较所述标准重量值和实际重量值的平均值，并根据比较结果输出第一控制指令至调整模块；和/或用于比较所述标准宽度值和实际宽度值的平均值，并根据比较结果输出第二控制指令至调整模块或报警模块；

所述调整模块用于根据接收到的第一控制指令和/或第二控制指令调整所述机头口型系数K的大小；

所述报警模块用于根据接收到的第二控制指令发出报警信号，并控制所述开关模块关闭所述机电一体化装置。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置，其特征在于：还包括用于对挤出的橡胶制品进行后续工艺的联动装置，所述联动装置设置在靠近所述连续秤称重装置(7)的位置。

7.根据权利要求6所述的一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置，其特征在于：所述联动装置包括依次连接的排气装置、过桥辊道、上坡运输 装置、冷却装置、下坡运输装置和吹干装置。

8.根据权利要求7所述的一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置，其特征在于：所述联动装置还包括设置在排气装置和过桥辊道之间的检测平台，和/或设置在过桥辊道和上坡运输带之间的涂胶浆装置，和/或设置在所述吹干装置远离所述下坡运输装置一侧的切断装置、拾取装置和/或卷取装置。

9.根据权利要求6所述的一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置，其特征在于：所述测宽装置(8)设置在挤出的橡胶制品的上方，所述测宽装置(8)固定安装在所述接取装置(3)的机架、所述连续秤称量装置(7)的机架或所述联动装置的机架上。

10.根据权利要求6所述的一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置，其特征在于：所述挤出口型(2)为推出式挤出口型，所述推出式挤出口型外侧安装有用于测量挤出速度的口型测速辊(4)；所述口型测速辊(4)上设有编码器，所述编码器用于将所述口型测速辊(4)测量出的挤出速度转换为挤出线速度。

11.一种橡胶制品挤出方法，所述挤出方法利用权利要求1～10任一所述的一种用于挤出橡胶制品的机电一体化装置，所述方法包括以下步骤：

步骤1，参数设定：通过所述PLC控制系统设定橡胶制品的规格和所述机头口型系数K；所述橡胶制品的规格包括橡胶制品的标准重量值和标准宽度值，所述机头口型系数K定义为测量得到的所述橡胶制品实际挤出线速度和所述接取摆架处线速度设定值的比值；

步骤2，橡胶试制品调制：通过设定所述PLC控制系统，使所述机头口型系数K值保持为1，修配所述挤出口型，直至修配到橡胶试制品的规格符合步骤1中设定的橡胶制品的规格；记录此时机头挤出口型板的编号，生成制备所述规格的橡胶制品的配方，所述配方包括所述机头挤出口型板的编 号、橡胶制品的标准重量值和标准宽度值；

步骤3，实际生产：根据需要制备的橡胶制品的规格，选择与规格相匹配的配方进行实际生产。

12.根据权利要求11所述的一种橡胶制品挤出方法，其特征在于：步骤2具体为：修配所述挤出口型，使所述机头口型系数K值保持为1，且所述橡胶试制品的实际宽度符合所述步骤1中设定的标准宽度值，所述橡胶试制品的实际重量在所述设定的标准重量值的±△g₁范围内浮动；设定所述橡胶制品的另一个实际重量浮动范围±△g₂，且△g₂＞△g₁；记录此时的机头挤出口型板的编号，生成并存储制备所述规格的橡胶制品的配方，所述配方包括所述机头挤出口型板的编号、橡胶制品的标准重量值、标准宽度值、△g₁和△g₂值。

13.根据权利要求12所述的一种橡胶制品挤出方法，其特征在于：所述步骤3具体为：

步骤301 根据需要制备的橡胶制品的规格，选择符合所述规格的配方；

步骤302 对实际生产中的橡胶制品的实际重量进行采样并生成采样结果的平均值g₁；

步骤303当(g+△g₁)＜g₁＜(g+△g₂)时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值减少的范围为0.01～0.05；

当g₁≥(g+△g₂)时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值减少的范围为0.05～0.1；

当(g-△g₂)＜g₁＜(g-△g₁)时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值增大的范围为0.01～0.05；

当g₁≤(g-△g₂)时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤302，所述K值增大的范围为0.05～0.1；

所述g为设定的橡胶制品的每米标准重量值。

14.根据权利要求12所述的一种橡胶制品挤出方法，其特征在于：所述步骤3具体为：

步骤401根据需要制备的橡胶制品的规格，选择符合所述规格的配方进行实际生产；并对实际生产中的橡胶制品的实际重量进行采样并生成采样结果的平均值g₁；

步骤402对实际生产中的橡胶制品的实际宽度进行采样并生成采样结果的平均值L；

步骤403设定所述橡胶制品宽度的范围；当g＜g₁≤(g+△g₁)，且L超过所述橡胶制品宽度上限时，减少所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤401，所述K值减少的范围为0.01～0.05；

当g₁≥g，且L低于所述橡胶制品宽度下限时，输出胶料密度异常报警信号，当胶料密度异常报警信号持续超过1～10分钟时，控制所述机电一体化装置停机；

当(g-△g₁)≤g₁＜g，且L低于所述橡胶制品宽度下限时，增加所述机头口型系数K值，继续生产，并返回步骤401，所述K值增加的范围为0.01～0.05；

当g₁≤g，且L超过所述橡胶制品宽度上限时，输出胶料密度异常报警信号，当胶料密度异常报警信号持续超过1～10分钟时，控制所述机电一体化装置停机；

所述g为设定的橡胶制品的每米标准重量值。

15.根据权利要求12～14任一项所述的一种橡胶制品挤出方法，其特征在于：橡胶制品的标准重量值为：0.1kg≤g≤50kg，实际橡胶制品的重量浮动范围为：g*0.05％≤△g₁≤g*2％,g*2％≤△g₂≤g*5％。