基于PLC的计量加料自动控制系统.pdf
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1、第2 8 卷第2 期 2 0 0 7 年2 月 纺织学报 J o 啪a lo f7 r e x t i l eR e s e a r c h V 0 1 2 8N o 2 F e b 2 0 0 7 文章编号:0 2 5 3 9 7 2 1 ( 2 0 0 7 ) 0 2 0 0 8 5 一0 4 基于P L C 的计量加料自动控制系统 贾贵玺,贾淑娅,车学哲 ( 天津大学电气与自动化工程学院,天津3 0 0 0 7 2 ) 摘要通过对传统染色工艺及其存在问题的分析,指出当前染色加工工艺要求助剂的注入方式是非线性计量加 料。为此,设计了一种基于可编程控制器( P L c ) 的计量加料自动控制
2、系统,它主要通过变频器与P L C 的配合使用可 以实现助剂的非线性计量加入。具体介绍了基于P L C 的计量加料自动控制系统的构成、工作过程、工作原理、硬件 设计和软件设计。该系统的实际应用效果表明,染色加工工艺的质量得到显著提高。 关键词受控染色;非线性计量加料;可编程控制器;染色机;自动控制 中图分类号:偈1 9 0 4 7文献标识码:A A u t o m a t i cm e t e r i n ga n dd o s i n gc o n t r o ls y s t e mb 嬲e do nP L C J I AG u i x i ,J I AS h u y a ,C H EX
3、u e z h e ( 蹴o o f o ,E 勋r 池Z E 嚼聊e 一昭。以A 咖m n 渤n ,彬n 觇瑙妙,弛彬凡 3 0 0 0 7 2 ,蕊i M ) A b s t r a c tA f t e ra n a l y z i n gt h et r a d i t i o n a lp m c e s so fd y e i n ga I l dp m b l e m sa s s o c i a t e d 诵t hi t ,t h ep 印e rp o i n t e d o u tt h a tn o n l i n e a rm e t e r i n ga n dd o
4、 s i n go fa s s i s t a n t sa r er e q u i r e df o rt h ec u r r e n td y e i n gt e c h n i q u e F 0 rt h i s r e a s o n ,a I la u t o m a t i cc o n t r o ls y s t e m “m e t e r i n ga n dd o s i n gb a s e do nP L C ( p m g m m m a b l el o 百cc o n t r 0 1 1 e r ) i s d e s i g n e di nw h
5、i c ht h en o n l i n e a rm e t e r i n ga n dd o s i n go fa s s i s t a n t s i sr e a l i z e db yc o m b i n a t i o nuseo ft h e f r e q u e n c yc h a n g e ra n dt h eP L C Ad e t a i l e dd i s c u s s i o ni sm a d eo nt h es t I u c t u r eo ft h es y s t e m , i t sw o r k i n g p r i n
6、c i p l ea n dp m c e s s , a n dh a r d w a I ea n ds o f t w a r ed e s i g n T h er e s u l t so fi t sa p p l i c a t i o ns h o wt h a tt h ed y e i n g q u a l i t yi si m p r o v e dr e m a r k a b l y K e yw o r d _ s c o n t r 0 1 1 e dd y e i n g ;n o n l i n e a rH l e t e r i n ga n dd o
7、 s i n g ;P L C ;d y e i n gm a c h i n e ;a u t o m a t i cc o n t r o l 在染色工艺中,影响染色的因素主要有浴比、温 度、时间、助剂以及染前处理等。传统的染色工艺主 要是对温度、染料和助剂的配备及注入时间的控制, 而忽视了助剂的注入方式。助剂的注入方式不当会 导致色花、色差及染料盐析等染色质量问题。传统 的简单加料方式是无法保证染色质量的,必须采用 计量控制方式,才能有效地满足染色工艺要求。 为此,本文设计了一种基于P L c 的计量加料自动控 制系统。 传统染色存在的问题 染色机控制系统的研究已经取得了很大进展, 解决
8、了染液温度的控制问题心。4 1 ,在自动配料方面 也取得了一定的进步5 。传统的染色机系统结构如 图1 所示。左侧为染缸,右侧为染色用水的储水罐, 染缸是主要的温度控制对象。传统的染色工艺过程 主要由升温、保温、降温等几个连续阶段组成。升温 过程采用蒸汽加热,降温阶段采用冷却水冷却。在 升温过程中,当温度达到某一特定值时,保温一段时 间,在这段时间内加入染料、助剂等化学药品。在降 温过程中,当温度降到某一特定温度时,校正浴比, 再加入染料或助剂。 在传统染色工艺中,升温和降温过程中的加料 是靠有经验的工艺人员或操作工将配置好的染液或 助剂直接倒入染色用的储水罐。这种人为的控制, 对染深色织物来
9、说,问题不大,但对染浅色织物若采 用活性染料,则会出现染色质量问题。其原因虽然 收稿日期:2 0 0 6 0 5 1 9修回日期:2 0 0 6 0 7 3 1 作者简介:贾贵玺( 1 9 5 4 一) ,男,副教授,硕士。主要研究领域包括电力电子、自动控制等。E m a i l :j i a g u i 【i 1 2 6 c o m 。 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 8 6 纺织学报第2 8 卷 1 一排压阀;2 一压力传感器;3 一旋圈位置传
10、感器;4 一旋圈汽缸; 5 一加压阀( 增加染缸内部压力) ;6 一冷却水阀;7 一调节阀( 调节 蒸汽流量) ;8 一排水阀;9 一循环混流泵( 保持染液循环流动) ; 1 0 一低水位传感器;1 1 一冷凝水阀;1 2 一温度传感器;1 3 一高水位 传感器;1 4 一溢流阀;1 5 一开盖汽缸;1 6 一开盖位置传感器;1 7 一 安全销位置传感器;1 8 一安全销汽缸;1 9 一进水阀 图1 染色机结构图 F i g 1 S t n l c t u r ed i a g r a mo fd y e i n gm a c h i n e 与温度控制有一定的关系( 如,在上染率高的温度范
11、围内升温过快) ,但更直接的原因是助剂的注入方式 不当。根据活性染料在织物染色中的上染特点可 知,染浅色织物时,第1 次上染率是很高的,可达 6 0 。如果助剂的用量或注入方式不当,有可能使 上染速度过快,造成染色不匀,同时还可能引起染料 的聚集或沉淀,从而导致织物染色质量的不稳定、废 品率高,因而产品档次无法提高o 。 不但人工加料存在上述问题,传统单一线性加 料也不能完全满足新型的染色工艺。例如,对染浅 色的织物来说,采用线性加料是无法控制上染率的, 必须采用非线性计量加料来保证充分的上染率。 2 基于P L C 的计量加料自动控制系统 染色工艺要求助剂的最佳注入方式是非线性加 料,如图2
12、 所示。助剂的添加量Q 随时间f 按平方 比例递增,Q = c f 2 。为了达到上述要求,本文介绍了 一种新的基于P L C 的计量加料控制系统。 图2 助剂加量时间曲线 F i g 2 C u r v eo fa d d i t i v ed o s i n gw i t ht i m e 2 1 控制系统的构成 改进助剂注入方式后的染色机结构如图3 所 示。图中虚线右侧部分是基于P L c 的计量加料控 制系统。该计量加料控制系统主要由水缸、高水位 传感器、流量检测计、变频器、磁力泵、搅拌机、P L c 和电脑计量加料程序等组成。 l 1 9 ( 同图1 ) ;2 0 一流量计;2 l
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