印染廠印染、煮練工藝的恒溫控制系統(tǒng)研究

印染廠印染、煮練工藝的恒溫控制系統(tǒng)研究

1煮練工藝溫度紡織印染技術的質量是影響生產和產品質量的重要因素。除了工藝的處方外，影響染色質量的因素是主要因素，尤其是溫度控制直接影響纖維和染色材料的物理和化學性質特征。這是工藝控制的主要環(huán)節(jié)。要解決這一問題，必須使用自動控制來解決這些問題。從控制對象分析,煮染設備是罐狀設備,采用蒸汽加熱和冷水降溫,溫度控制主要是根據(jù)工藝要求給出冷熱閥的控制信號,由于其屬于大容量、大慣性量滯后系統(tǒng),同時運行環(huán)境相對惡劣,常規(guī)的控制系統(tǒng)一方面不能適應環(huán)境,另一方面價格比較昂貴?？刂葡到y(tǒng)的設計應要求達到精確、耐用、適應環(huán)境能力強,還必須物美價廉,故在選擇自動系統(tǒng)組成時,PLC因其控制精度良好,體積小,抗干擾能力強且能適應較為惡劣的環(huán)境以及性價比高等因素,被廣泛用于工業(yè)實時控制,但考慮到PLC的人機交互能力差,可輔之以單片機外設系統(tǒng),利用單片機擴展后具有良好的人機交互能力優(yōu)勢互補實現(xiàn)自動控制要求。據(jù)此,我們設計了基于單片機與PLC的煮練工藝溫度控制應用系統(tǒng)。下面就此系統(tǒng)作簡單介紹。2硬件系統(tǒng)用于人機層2.1控制方案設計(1)單片機采用8031,外部擴展的8KB的EPROM和8KB的RAM作為程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器,用于存放一些系統(tǒng)的工作參數(shù)。另外留有若干插槽以備擴展之需。單片機系統(tǒng)框圖見圖1。(2)鍵盤由16個自定義鍵組成,其中10個定義為數(shù)字鍵,6個為功能鍵。(3)采用8位LED顯示自定義鍵盤,通過擴展芯片8155連接,系統(tǒng)中74LS244用于顯示緩沖與驅動,執(zhí)行過程通道和顯示由8255擔綱。(4)8路模擬量采用ACD0809完成,0809的EOC信號反向后與8031的INT1引腳相連,0809的時鐘信號由8031的ALE信號分頻得到。(5)模擬量的控制輸出由DAC0832實現(xiàn),電壓輸出或電流輸出通過跳線選擇。(6)模擬量的越限報警,由8031的P1口控制信號(高電平有效)。(7)整個系統(tǒng)的I/O擴展部件以及存儲器的地址譯碼均由74LS138完成。各部件控制電路簡圖如圖2。在這里設計了一個8K的程序存儲空間,用于存儲檢測、控制、通信等程序以及模糊控制表和其他常數(shù)。數(shù)據(jù)存儲器擴充了一片8K字節(jié)的微功耗RAM,并為其設計了掉電保護電路,用戶的工藝曲線將不會因為停電而遺失,這樣,在大批量生產時就可以連續(xù)工作。同樣,用戶也可以在原有的工藝曲線基礎上進行修改使用,方便了用戶操作。另外,我們預留了擴展空間以便系統(tǒng)可進一步改進。輸入回路由溫度傳感器、變送電路及A/D轉換電路構成。溫度傳感器選用集成溫度傳感器AD590,這是因為集成溫度傳感器具有精度高、靈敏度高、線性和互換性好以及抗干擾能力強的特點,同時還考慮到該傳感器使用方便,可簡化送變電路,提高可靠性。在實際應用中,還要加一些補償措施,用以調節(jié)在0℃時輸出0V的電壓信號,實際電路如圖3所示。在該電路中:V0=(R1+W1)·(ΔT×1μA)=A/D的輸出電壓=4V,通過調節(jié)W1使當T=120℃時,V0=4V,通過調節(jié)W2使0℃時的輸出電壓為0V,圖中+24V與+12V共地,但不與微機電源共地。2.2plc的控制部分利用PLC的輸出穩(wěn)定性,尤其是開關量控制方面的優(yōu)點,控制加熱蒸汽管道的電磁閥,當單片機系統(tǒng)經過采樣并進行模糊判斷經轉換后輸入PLC,滿足PLC數(shù)字開關運行條件即可觸發(fā)電磁閥繼電器對電磁閥進行啟閉動作。利用PLC本身含有的各項功能,如定時、移位、步進指令功能以及良好的直接驅動能力,又可以解決在系統(tǒng)控制中部分固定邏輯指令控制。PLC擔當了驅動器并起以下作用:(1)水位控制。在缸體入水和排水過程中,利用監(jiān)測裝置對滿、空進行判斷并發(fā)出信號以便進行下道工序。(2)缸內壓力控制。在本系統(tǒng)中,缸內工作壓力應達到4×105Pa,通過壓力傳感裝置對缸內壓力進行監(jiān)測,確定加壓泵是否運行。(3)缸內液體進行循環(huán)控制。為使紗或織物在染整過程中能均勻與染液結合,缸內液體應該在機構控制下,周期性地內外循環(huán)。一般來說,這種周期可在編程時進行設計,以便生產時調用。(4)輸入輸出狀態(tài)顯示,以及循環(huán)泵、加壓泵、減壓閥的啟?？刂啤LC在本系統(tǒng)中所擔當?shù)闹匾饔脼樾盘柨刂?、對象控制、反饋控制、模擬效果。3煮練過程控制系統(tǒng)本系統(tǒng)采用的是單片機與PLC相結合的交互系統(tǒng),檢測裝置與反饋裝置均與單片機相關,系統(tǒng)信號如溫度、壓力等參數(shù)和啟動、系統(tǒng)運行等過程參數(shù)均需兩者配合完成,另外,根據(jù)工藝需要,在設備運行過程中,尚需要加入人工調試或手動操作,因在設計時考慮各節(jié)點開關既與自動控制相連,又加入手動操作節(jié)點,考慮到接線方便和簡化控制線路,兩者采用共同節(jié)點。在單片機和PLC之間均加以適當?shù)尿寗与娐?使單片機輸出的信號可以作為有效的PLC輸入信號以完成各項控制動作。圖4為煮練工藝過程控制系統(tǒng)結構框圖,控制系統(tǒng)以8031單片機輔助PLC為核心構成計算機控制系統(tǒng)。此外,設計方案中采用模糊控制方式,這樣我們就不必過多考慮在控制過程中的參數(shù)設定,而只需關注在實際過程中每次采樣的結果與設定量之間的對比,同時根據(jù)大滯后量系統(tǒng)的基本特點,利用偏差和偏差變化量構成的二維系統(tǒng),得出根據(jù)偏差和偏差變化系統(tǒng)應該實現(xiàn)的相應的調整控制量,實現(xiàn)對偏差的最佳控制。根據(jù)工作對象是大容器