膠囊是輪胎加工時必備的配件，在輪胎硫化過程中，膠囊需要經(jīng)受反復(fù)的膨脹和收縮、拉伸等變形，還要經(jīng)受急劇的升溫和冷卻，因此對膠囊有很高的性能要求。

    膠囊硫化是膠囊生產(chǎn)中最重要的一道工序。膠囊硫化是將膠囊的膠料經(jīng)過適當(dāng)加工后制成的半成品在一定的壓力和溫度條件下，通過化學(xué)因素的作用，將半成品制成膠囊外型，并獲取符合輪胎加工的使用性能的工藝過程，因此膠囊硫化是膠囊獲得優(yōu)質(zhì)的使用性能的關(guān)鍵工序。

    膠囊硫化機是完成膠囊硫化過程的設(shè)備。膠料在硫化機中，利用硫化機模腔形成的壓力和蒸汽形成的高溫環(huán)境，實現(xiàn)膠料的硫化和成型。現(xiàn)代化的生產(chǎn)，要求膠囊硫化機具有高質(zhì)、高效、智能等特點，這就要求硫化機能實現(xiàn)精確的溫度、壓力和時間控制，同時要求硫化機能具有遠(yuǎn)程監(jiān)控等的功能。

    結(jié)構(gòu)原理

    膠囊硫化機按成型方式分，可以分為模壓式膠囊硫化機和注射式膠囊硫化機。右圖為最常用的模壓式膠囊硫化機的結(jié)構(gòu)圖。

        

    1.液壓系統(tǒng)  無論是注射式還是模壓式的硫化機，都采用液壓系統(tǒng)作為動力。模壓式硫化機有上下兩個油缸。油泵通過多個電磁閥，控制兩個油缸的動作。主油缸主要控制主油桿和下芯桿的升降。上油缸控制上芯桿的升降。

    2.模具系統(tǒng)  硫化過程中，主要依靠模具形成一定的模腔壓力，使得膠料在高溫高壓環(huán)境下形成膠囊。模具包括上模腔、芯模和下模腔。其中上模腔固定不動，芯模與上芯桿相連，隨著上芯桿完成升降動作；下模腔與下芯桿連接，隨著下芯桿完成升降動作。

    3.蒸汽系統(tǒng)  硫化過程需要高溫環(huán)境。當(dāng)合模完成后，水蒸氣通過電磁閥，直接進(jìn)入上模腔， 從而在硫化過程中形成高溫條件。

    工藝原理

    模壓式膠囊硫化機的工作主要包括以下幾個過程：

    1.合模  將膠料放入下模腔后，根據(jù)芯模的形狀和所要加工的膠囊類型，主油桿、下芯桿和上芯桿完成升降工作，最終實現(xiàn)下模腔和上模腔的合模過程。

    2.高壓緊模  在完成合模后，需要在模腔內(nèi)形成硫化所需要的壓力。這時主油桿繼續(xù)上升，直到模腔壓力上升到所設(shè)定的壓力后才停止高壓緊模過程。在高壓緊模過程中，打開蒸汽閥，蒸汽開始進(jìn)入模腔，溫度升高。

    3.保壓硫化  當(dāng)壓力到達(dá)設(shè)定值后，開始進(jìn)入硫化過程。當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)定值后，開始計時。根據(jù)設(shè)定的時間控制硫化過程。保壓硫化是完成硫化工作的主要過程。在硫化階段，為了保證硫化的壓力、溫度和時間等要素，提高硫化質(zhì)量，還需完成硫化補壓、溫度報警、時間控制工作。由于密封或設(shè)備老化等原因，在硫化過程中可能會出現(xiàn)壓力下降的現(xiàn)象。此時為了保證硫化質(zhì)量，需要重新啟動高壓泵，提高模腔壓力。

    4.啟模  當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定時間后，硫化結(jié)束，上模腔和下模腔脫離，完成脫模、散熱過程，準(zhǔn)備下一次生產(chǎn)。啟模包括自動啟模和手動啟模兩個階段。當(dāng)硫化結(jié)束后，先完成自動啟模，等工人到位后再完成手動啟模和脫模工作。

    控制功能

    早期的很多硫化機，采用傳統(tǒng)繼電器控制電路，無法精確控制壓力、溫度和時間，膠囊質(zhì)量得不到保障，并且故障率高、效率低，無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。本設(shè)備采用PLC控制，不但可以實現(xiàn)對工藝過程和工藝參數(shù)的精確控制，滿足高質(zhì)、高效等要求，同時，還可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)群控，監(jiān)控每個膠囊的生產(chǎn)過程，實現(xiàn)精益生產(chǎn)。該系統(tǒng)主要完成以下功能：

                                    

    1.模腔動作控制  通過對油泵、電機、換向閥、電磁閥等控制，實現(xiàn)上芯桿、下芯桿和主油桿的升降，完成合模、緊模、啟模等工作；

    2.工藝參數(shù)控制  硫化過程中，壓力、溫度和時間是最重要的三要素，要生產(chǎn)出高質(zhì)量的膠囊，就必須完成對這三者的精確控制，保證在硫化過程中壓力、溫度和時間的要求。這其中，壓力控制是最重要的一個環(huán)節(jié)。硫化初期階段，材料微觀流動尚存，此時不能進(jìn)行補壓，而到后期基本成型后，可以允許補壓。禁止補壓的時間等參數(shù)可以由觸摸屏根據(jù)實際設(shè)備和配方來設(shè)定；

    3.報警功能  膠囊硫化機控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)多種報警，包括壓力過低報警、升溫超時報警、溫度過低報警等，為系統(tǒng)自我診斷提供方便；

    4.本地和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能  在設(shè)備上帶有人機界面HMI，可以方便實現(xiàn)參數(shù)的輸入、過程狀態(tài)顯示和參數(shù)顯示功能。同時，設(shè)備通過485總線，與監(jiān)控中心進(jìn)行通訊，監(jiān)控中心實時監(jiān)控每臺硫化機的當(dāng)前狀態(tài)和工藝參數(shù)，可以實現(xiàn)硫化機的優(yōu)化控制。

    典型配置

    采用HOLLiAS LM PLC的CPU模塊LM3109和模擬量輸入擴展模塊LM3310B實現(xiàn)膠囊硫化機的PLC控制。LM3109控制各電磁閥和指示燈，壓力和溫度信號通過LM3310B模塊采集進(jìn)入PLC。LM3109通過串口與觸摸屏進(jìn)行通訊，觸摸屏完成各參數(shù)的設(shè)置以及狀態(tài)的顯示功能。

        

    系統(tǒng)特點

    采用HOLLiAS LM PLC作為控制系統(tǒng)的主要特點有：

    溫度和壓力控制精度高  硫化機工藝對溫度和壓力的控制精度要求很高。LM PLC模擬量采集模塊LM3310B采集精度高達(dá)0.2%，壓力和溫度的采集精度高。高精度的模擬量采集性能，為生產(chǎn)高質(zhì)量的膠囊提供了保障。

    可實現(xiàn)本地保存工藝參數(shù)  LM PLC的CPU模塊LM3109自身帶有6K的掉電數(shù)據(jù)保持區(qū)，可實現(xiàn)工藝參數(shù)的本地保存。同時，還具有實時時鐘功能，能記錄和顯示當(dāng)前時間。

    快速的輸出性能  硫化過程有大量的機械動作需要控制， PLC從信號發(fā)生到響應(yīng)是有一定延時的。在某些時候，諸如當(dāng)高壓緊模結(jié)束轉(zhuǎn)為保壓硫化的時候，需要高壓泵立即停止。瞬間的延時都可能導(dǎo)致壓力繼續(xù)快速上升。壓力過高，膠囊硫化時可能產(chǎn)生老化，脫硫等不利影響。LM PLC擁有高性能的輸出特性。首先，LM3109具有立即輸出功能，即可以不受掃描周期的影響而立即輸出信號，縮短了信號響應(yīng)的時間。其次，CPU獨特的通訊處理，使得在與觸摸屏或者計算機通訊時不會占用PLC程序運行時間，提高了設(shè)備的實時性。