吳會(huì)忠，張 彬，莊 劍，施 晶

（中策橡膠集團(tuán)股份有限公司，浙江 杭州 310018）

四輥壓延是輪胎生產(chǎn)制造過(guò)程中的一個(gè)關(guān)鍵工序，其生產(chǎn)的鋼絲簾布是保障輪胎質(zhì)量穩(wěn)定性最關(guān)鍵的半成品之一，因此提升壓延簾布的質(zhì)量穩(wěn)定性對(duì)保證全鋼子午線輪胎性能穩(wěn)定和降低企業(yè)原材料成本有著重要的意義[1-5]。在過(guò)程控制中壓延簾布的質(zhì)量很大程度上取決于上下膠片厚度的穩(wěn)定控制，而目前國(guó)內(nèi)很多輪胎生產(chǎn)廠家都做不到生膠源穩(wěn)定，因此每批次之間或同一批次膠料的門(mén)尼粘度的波動(dòng)性很大，造成壓延過(guò)程中采用相對(duì)固定的輥距難以壓出相同品質(zhì)的簾布。

為了穩(wěn)定控制簾布質(zhì)量，我公司提出通過(guò)智能化來(lái)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)調(diào)整控制。我公司與設(shè)備廠家合作，在四輥壓延生產(chǎn)線上引入上下膠片和簾布的厚度檢測(cè)裝置，并開(kāi)發(fā)相應(yīng)的控制軟件程序，通過(guò)檢測(cè)數(shù)據(jù)的反饋，對(duì)壓延主機(jī)的輥距進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)四輥壓延生產(chǎn)過(guò)程的智能化控制[6-8]。本工作對(duì)我公司四輥壓延智能控制裝置的應(yīng)用情況進(jìn)行研究，以期為改善壓延工藝控制提供參考。

1 四輥壓延生產(chǎn)線智能控制原理簡(jiǎn)介

四輥壓延生產(chǎn)線智能控制的基礎(chǔ)是對(duì)簾布進(jìn)行檢測(cè)、反饋及控制，為實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，需預(yù)先進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)設(shè)備的安裝。

1.1 設(shè)備的組成與功能

四輥壓延生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)主要由膠片厚度檢測(cè)裝置、簾布厚度檢測(cè)裝置、厚度反饋分析系統(tǒng)及控制系統(tǒng)組成。檢測(cè)設(shè)備的安裝如圖1所示。

圖1 檢測(cè)設(shè)備安裝示意

（1）膠片厚度檢測(cè)裝置。在壓延主機(jī)2#輥和3#輥上安裝電渦流傳感器和激光傳感器，通過(guò)測(cè)量膠片與輥筒的距離，分別檢測(cè)簾布覆膠前上膠片和下膠片的厚度，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋給控制系統(tǒng)。

（2）簾布厚度檢測(cè)裝置。在生產(chǎn)線合適位置安裝對(duì)射激光傳感器，通過(guò)獲取激光的返回強(qiáng)度計(jì)算出物體的直線位移，檢測(cè)出簾布的厚度信息和寬度信息，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)反饋給控制系統(tǒng)。

（3）厚度反饋分析系統(tǒng)。將實(shí)時(shí)接收到的信息進(jìn)行分析，根據(jù)軟件編制的程序，判斷信息的有效性，當(dāng)不滿足條件時(shí)，將調(diào)整信號(hào)發(fā)送給控制系統(tǒng)。

（4）控制系統(tǒng)。根據(jù)接收到的信息，對(duì)主機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

1.2 原理簡(jiǎn)介

智能控制原理如圖2所示。

圖2 智能控制原理示意

簾布及膠片檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)測(cè)量簾布及覆膠膠片的厚度，并將測(cè)量的數(shù)據(jù)傳輸給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)采用軟件程序?qū)z測(cè)到的簾布及覆膠膠片厚度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，自動(dòng)判斷簾布及膠片厚度的狀態(tài)，確定主機(jī)是否需要對(duì)壓延輥距進(jìn)行調(diào)整，給出輥距調(diào)整的控制量及控制方向（增大、減小、不變），然后發(fā)送控制信號(hào)給主機(jī)，由主機(jī)進(jìn)行輥距調(diào)整或維持不變。

簾布及膠片檢測(cè)裝置對(duì)厚度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并反饋信息，從而形成測(cè)量-分析-反饋的閉環(huán)控制。

2 智能壓延設(shè)備的日常生產(chǎn)控制及操作

（1）配方輸入。進(jìn)入管理員程序，輸入各規(guī)格的生產(chǎn)工藝參數(shù)，該步驟由工藝管理人員操作。

（2）配方下載。操作人員進(jìn)入操作畫(huà)面，根據(jù)生產(chǎn)規(guī)格，確認(rèn)后下載配方。

（3）智能控制。開(kāi)啟智能控制后，主機(jī)根據(jù)接收到的下載配方，自動(dòng)調(diào)整相關(guān)壓延參數(shù)，進(jìn)入智能控制生產(chǎn)；在生產(chǎn)過(guò)程中，控制系統(tǒng)根據(jù)檢測(cè)裝置的檢測(cè)信息，對(duì)主機(jī)的參數(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保壓延簾布質(zhì)量的穩(wěn)定。

（4）配方修正。生產(chǎn)結(jié)束，系統(tǒng)根據(jù)該批次簾布生產(chǎn)信息和質(zhì)量信息，匯總計(jì)算最佳的工藝參數(shù)并進(jìn)行推薦。

3 四輥壓延生產(chǎn)線智能控制的優(yōu)勢(shì)

智能控制系統(tǒng)根據(jù)所測(cè)部件厚度以及相應(yīng)的工藝控制標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)上下膠片進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，代替了人工反復(fù)測(cè)量以及厚度調(diào)節(jié)，解決了在生產(chǎn)過(guò)程中由于原材料性能波動(dòng)、生產(chǎn)線速度調(diào)整、供膠穩(wěn)定性差異等造成的厚度變化問(wèn)題，極大提升了主機(jī)調(diào)整的實(shí)時(shí)性和部件的均勻性。

4 智能控制的結(jié)果與評(píng)價(jià)

我公司引入四輥壓延生產(chǎn)線智能控制系統(tǒng)，在完成設(shè)備和工藝調(diào)試后，對(duì)整個(gè)壓延工藝和生產(chǎn)流程進(jìn)行了優(yōu)化。在實(shí)施過(guò)程中，對(duì)生產(chǎn)的簾布進(jìn)行了相關(guān)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)，包括不同控制狀態(tài)下的同批次簾布的厚度極差和過(guò)程能力指數(shù)（CPK）及簾布空氣含量對(duì)比。

4.1 簾布厚度極差

人工控制與智能控制簾布厚度極差對(duì)比如圖3所示。

圖3 人工控制與智能控制簾布厚度極差對(duì)比

從圖3可以看出，對(duì)比人工控制生產(chǎn)狀態(tài)，四輥壓延生產(chǎn)線智能化控制后，簾布厚度極差由0.10～0.15 mm下降為0.08～0.11 mm，各規(guī)格簾布厚度極差均出現(xiàn)明顯下降，表明簾布的厚度均勻性得到一定程度的提升。

4.2 簾布厚度CPK

由于簾布生產(chǎn)數(shù)據(jù)為實(shí)時(shí)記錄，為進(jìn)一步評(píng)價(jià)簾布質(zhì)量，對(duì)人工控制和智能控制下的簾布厚度進(jìn)行CPK統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果如圖4所示。

從圖4可以看出，采用智能控制后，各規(guī)格簾布厚度CPK均有了大幅度的提升，簾布厚度CPK的平均值由1.28提升到1.71，提高了33.6%。

圖4 人工控制與智能控制簾布厚度CPK對(duì)比

4.3 簾布空氣含量

智能控制實(shí)施前后相關(guān)規(guī)格簾布空氣含量的檢測(cè)值對(duì)比如表1所示。

表1 智能控制實(shí)施前后相關(guān)規(guī)格簾布空氣含量的檢測(cè)值對(duì)比 mm3·cm-1

從表1可以看出，智能控制實(shí)施后，簾布的空氣含量數(shù)據(jù)變化不明顯，智能控制不影響簾布的空氣含量值，即對(duì)膠料的滲透性沒(méi)有影響，可認(rèn)為對(duì)簾布的內(nèi)在質(zhì)量沒(méi)有影響。

5 結(jié)語(yǔ)

采用四輥壓延生產(chǎn)線智能控制后，在保證壓延簾布空氣含量穩(wěn)定的同時(shí)，簾布厚度極差明顯減小，簾布厚度CPK有較大提高，簾布的整體質(zhì)量得到很大的提升。

采用四輥壓延生產(chǎn)線智能控制可在確保簾布質(zhì)量的基礎(chǔ)上適當(dāng)減小簾布厚度，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，有利于提升產(chǎn)品的技術(shù)含量和競(jìng)爭(zhēng)力。