1、引言 染色工序在紡織品生產(chǎn)中占有重要地位,染色質(zhì)量直接決定了紡織品的色澤、外觀,甚至還影響紡織品的生產(chǎn)成本。在染色工序中,影響染色的因素主要有染液濃度、溫度、液位等,其中溫度控制是很重要而又復(fù)雜的控制過程。染色過程實(shí)際上是執(zhí)行由工藝人員針對(duì)不同織物的一條溫度曲線,每個(gè)工藝對(duì)染色的溫度、升降溫過程都有嚴(yán)格的要求,否則,容易使織物產(chǎn)生色差、缸差、條痕等疵點(diǎn),造成復(fù)染率上升,生產(chǎn)成本的增加。針對(duì)染色過程溫度控制的復(fù)雜性,設(shè)計(jì)了基于PLC 的染色機(jī)溫度控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)染色過程溫度的控制,從而減少織物疵點(diǎn),提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。 2、系統(tǒng)控制要求 1)溫度曲線存儲(chǔ)要求對(duì)于不同的染色品種,其對(duì)溫度的要求是不同的,因此對(duì)應(yīng)的溫度工藝曲線也是不同的,本系統(tǒng)通過觸摸屏的組態(tài)配方設(shè)計(jì)將多種染色工藝及每一套工藝中的不同階段的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在觸摸屏中,從而更方便的讓工藝人員去操作,工藝人員可以隨時(shí)修改工藝參數(shù),并保存,這個(gè)數(shù)據(jù)將永久保持在觸摸屏中,將工藝人員設(shè)定的不同的溫度工藝曲線,全部由工作人員在觸摸屏上輸入,控制器根據(jù)接收的溫度工藝曲線進(jìn)行溫度控制。控制器和觸摸屏都具有斷電長(zhǎng)期保存當(dāng)前數(shù)據(jù)的功能。 2)溫度控制要求 在染色工藝過程中,典型的工藝曲線如圖1 下所示: 圖1 典型的工藝曲線 由圖 1 可知,染色工藝可以分為多個(gè)曲線段,不同的曲線段對(duì)應(yīng)不同的溫度。對(duì)染色過程的溫度控制主要是讓芯子上的杯子內(nèi)染液進(jìn)行升溫、保溫、降溫,結(jié)合生產(chǎn)的實(shí)際要求又將升溫階段按照斜率來進(jìn)行升溫設(shè)定,升溫中PLC的設(shè)定可以為0-9℃,這個(gè)速率需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的加熱器的功率來計(jì)算,本次在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過程中設(shè)定到4℃時(shí)加熱器已經(jīng)是滿功率運(yùn)行,在PLC中設(shè)定這種人性化的斜率升溫選擇,從而很好的進(jìn)行升溫階段的設(shè)定。溫度控制分為五個(gè)子程序:按直接升溫、斜率升溫、保溫、直接降溫和按照斜率降溫過程。這五個(gè)過程在PLC中分別對(duì)應(yīng)五段程序,然后根據(jù)上位步號(hào)的選擇進(jìn)行循環(huán)執(zhí)行。如圖2,圖3所示: 圖2:染色配方界面 圖3:主界面 3)報(bào)警顯示與染色配方功能 以上圖2和圖3是運(yùn)行過程中的最主要的兩個(gè)界面,為了讓用戶能夠更好的查看運(yùn)行中各種狀態(tài),在主畫面中做了曲線圖,可以更直觀的查看過程溫度的效果。而染色配方工藝界面讓用戶可以更方便的設(shè)置各套工藝并選擇運(yùn)行,本套系統(tǒng)每個(gè)工藝設(shè)置9步,可設(shè)定運(yùn)行的步號(hào),并從這個(gè)步號(hào)往后運(yùn)行,當(dāng)一套工藝運(yùn)行完成后,主界面彈出一套染色工藝已運(yùn)行結(jié)束,請(qǐng)確認(rèn),用戶確認(rèn)后方可進(jìn)行下一套工藝。如下圖所示。 圖4:一套工藝結(jié)束確認(rèn) 圖4中右側(cè)界面主要是馬達(dá)轉(zhuǎn)速的控制以及變頻正反轉(zhuǎn)的控制,除了轉(zhuǎn)速的控制是手動(dòng)設(shè)定外,正反轉(zhuǎn)的控制以及正轉(zhuǎn)時(shí)間、反轉(zhuǎn)時(shí)間和停止時(shí)間全部由PLC編程實(shí)現(xiàn)。當(dāng)出現(xiàn)各種故障時(shí),觸摸屏指示燈閃爍,并出現(xiàn)故障報(bào)警,彈出故障報(bào)警畫面,顯示報(bào)警的原因。 3、系統(tǒng)的硬件構(gòu)成 本系統(tǒng)采用南大傲拓公司推出的NA200小型PLC作為現(xiàn)場(chǎng)控制器,NA系列可編程控制器是南大傲拓科技有限公司最新研制出的具有國(guó)際先進(jìn)水平的新一代控制裝置,它采用 了工業(yè)控制領(lǐng)域的一系列最新成果 ,選取了嶄新的軟硬件平臺(tái),具有快速的處理能力、強(qiáng)大的抗干擾性能、靈活的可擴(kuò)展功能,對(duì)于任何復(fù)雜環(huán)境及處理要求,皆能游刃有余,應(yīng)付自如。二十多年自動(dòng)化產(chǎn)品的開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)百個(gè)項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)考驗(yàn),鑄就了南大傲拓PLC可靠的品質(zhì),產(chǎn)品已經(jīng)通過了CE認(rèn)證 、船級(jí)社(CCS)認(rèn)證以及電力工業(yè)電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備質(zhì)量檢驗(yàn)測(cè)試中心的嚴(yán)格測(cè)試和檢驗(yàn) ,各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到或超過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,領(lǐng)先于同類產(chǎn)品。 選用CPU2002 主機(jī)模塊;通過RS232口modbus-rtu協(xié)議連接觸摸屏。現(xiàn)場(chǎng)控制器擴(kuò)展了一塊智能溫度數(shù)據(jù)采集模塊RTD輸入模塊2通道,該模塊帶有2 個(gè)模擬輸入點(diǎn),不再需要外部變送器,一個(gè)模塊就能完成數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)處理功能。系統(tǒng)的溫度信號(hào)的檢測(cè)采用鉑電阻PT100,鉑電阻具有測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定可靠的特點(diǎn),在工業(yè)上廣泛用于-200℃~+500℃之間的溫度測(cè)量。 另外如果需要可以通過RS485接口,MODBUS-RTU將PLC同工廠監(jiān)控相連,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作與監(jiān)控。 控制系統(tǒng)部分配置一塊CPU2002(南大傲拓)、一塊RTD輸入模塊2通道(南大傲拓)、觸摸屏7寸(南大傲拓)。 4、系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 由圖 1 可知,染色工藝可以分為幾個(gè)曲線段,不同的曲線段對(duì)應(yīng)不同的目的溫度、升降溫時(shí)間、保溫時(shí)間。對(duì)染色過程的溫度控制主要是對(duì)染槽升溫、保溫、降溫,結(jié)合生產(chǎn)的實(shí)際要求又將升溫分為直接升溫到指定溫度和按斜率準(zhǔn)確地升溫到指定溫度;同理,降溫也分為直接降溫到指定溫度和根據(jù)斜率準(zhǔn)確地降溫到指定溫度。因此溫度控制分為五個(gè)子程序:直接升溫、按斜率升溫、保溫、直接降溫、按斜率降溫。直接升溫還是斜率升溫、直接降溫還是斜率降溫根據(jù)實(shí)際需要通<