染整設(shè)備自動化

染整設(shè)備自動化第一頁，共三十八頁，2022年，8月28日目錄染整生產(chǎn)過程自動化概論和發(fā)展趨勢國內(nèi)外常見的染整設(shè)備控制器及其特點實例：基于嵌入式技術(shù)的間歇式染色機控制器及染廠自動化第二頁，共三十八頁，2022年，8月28日◆教學基本要求●掌握染整生產(chǎn)過程自動化的基本要求；●掌握染整生產(chǎn)過程自動化的主要內(nèi)容；第三頁，共三十八頁，2022年，8月28日1染整生產(chǎn)過程自動化的基本要求染整生產(chǎn)過程自動化是指采用各種自動化裝置，對染整生產(chǎn)過程進行自動地檢測、變送、控制，替代操作者的部分勞動，使生產(chǎn)在不同程度上自動地進行。不僅能迅速、準確地監(jiān)視生產(chǎn)過程的工藝變量(如溫度、濕度、速度、張力、濃度、液位、色澤、時間、克重、門幅、導(dǎo)布、含氧量、pH值、預(yù)縮率及化學藥劑的施加量等)，而且能迅速地進行工況分析、判斷，做出工藝優(yōu)化的操作決策。染整生產(chǎn)過程自動化的目的是確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、再現(xiàn)性，達到節(jié)能、降耗、低成本，安全、可靠、少污染的清潔生產(chǎn)，提高染整企業(yè)綜合技術(shù)實力和市場競爭能力。第四頁，共三十八頁，2022年，8月28日1.1染整生產(chǎn)過程自動化的層次包括單臺設(shè)備自動化、染整生產(chǎn)過程自動化和染整生產(chǎn)系統(tǒng)管理自動化三個層次。涉及到自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通信技術(shù)、先進制造技術(shù)和管理學等諸多學科，體現(xiàn)了多專業(yè)知識與技術(shù)集成的現(xiàn)代工業(yè)自動化發(fā)展思路。染整生產(chǎn)過程屬于流程工業(yè)，整體看屬于過程自動化領(lǐng)域，但局部又包含機械自動化（機電一體化）、電氣自動化、企業(yè)信息化等多方面的自動化。染整生產(chǎn)過程自動化是染整企業(yè)信息化建設(shè)的基礎(chǔ)，是染整企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措。在染整工業(yè)自動化領(lǐng)域中，自動測量系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)作為其核心部分。第五頁，共三十八頁，2022年，8月28日1.2國外染整工業(yè)自動化狀況德國、瑞士、意大利等歐洲國家及日本的新型染整裝備自動化水平相當高。機械手、機器人進人了染整生產(chǎn)操作自動化的實用階段。交流變頻多單元協(xié)調(diào)調(diào)速系統(tǒng)，PLC可編程序邏輯控制，人機界面操作或工業(yè)計算機控制，步進電動機或交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用，速度閉環(huán)比例控制的應(yīng)用。單元間速(布)差調(diào)節(jié)：在多單元協(xié)調(diào)傳動中，單元間采用氣動擺式松緊架，經(jīng)速差角度變送，調(diào)節(jié)跟隨單元的速度；多導(dǎo)輥一般采用分組集體交流變頻調(diào)速傳動，參加聯(lián)合機協(xié)調(diào)第六頁，共三十八頁，2022年，8月28日

國外染整工業(yè)自動化狀況舉例：燒毛工藝德國ostaff計算機程序化操作裝置，采用seng-matic工藝自控單元與表面絨毛檢測器組合使用。退煮漂工藝日本東海染工在線測量與控制堿液及雙氧水溶液濃度。NaOHMETERⅥ型采用電磁濃度計，通過連續(xù)測定工藝溶液的電導(dǎo)率，得出堿液的濃度比例關(guān)系。C．C．C．METER系統(tǒng)用于漂白溶液的濃度自動測量、控制，應(yīng)用自動連續(xù)ORP方式(氧化還原電位差法)，使用連續(xù)的計量表與數(shù)據(jù)測試濃度顯示器，并可同時測定酸、堿、氧化劑、還原劑混合液的濃度。第七頁，共三十八頁，2022年，8月28日

國外染整工業(yè)自動化狀況舉例：絲光工藝濃燒堿的在線測控，直輥絲光織物縱向張力自動控制等。瑞士LKRSTL型堿濃控制屬比重法，可由稱重氣壓傳感器測量濃堿濃度。美國普林頓公司PRINCODENSlTROLTM遠傳信號密度計，是一臺采用質(zhì)量平衡技術(shù)對工藝液體密度測量、控制的在線液體密度計。瑞士貝寧格公司直輥絲光機應(yīng)用濕布熱堿絲光系統(tǒng)制。該機中采用浮筒密度變送傳感器。第八頁，共三十八頁，2022年，8月28日

國外染整工業(yè)自動化狀況舉例：連續(xù)軋染工藝生產(chǎn)過程的工藝變量控制點繁多。德國門富士公司MATFX-COLOR軋車采用Macbctn公司的鷹眼光譜光電儀比色系統(tǒng)、AF310型微波高濕度傳感系統(tǒng)及液位控制組成均勻軋車出布處監(jiān)控矯正色差系統(tǒng)。

門富土公司的均勻軋車設(shè)有軋液槽翻轉(zhuǎn)裝置和噴水自動快速清洗裝置。德國瑪諾公司CMS型匹(軋)染色差控制系統(tǒng)，通過直接測試軋車后濕狀的織物所帶染液，從而監(jiān)控染色過程和染液吸收。橫向往復(fù)移動在整個布面廣的分光光度計無接觸、連續(xù)地測量染液的均勻度。第九頁，共三十八頁，2022年，8月28日

國外染整工業(yè)自動化狀況舉例：間歇式染色工藝間歇式染色的技術(shù)進步著重在清潔生產(chǎn)、小批量的質(zhì)量再現(xiàn)性。意大利伊特斯（INTES）公司的多功能高速卷／軋染聯(lián)合機，采用矢量變頻電動機(交流伺服電動機)傳動，微機全自動控制工藝程序及各項工藝參數(shù)，卷繞過程織物恒線速度、恒張力工況。德國第斯(Thies)高溫高壓染色機的濃泵、提布輥均為交流變頻調(diào)速傳動。該機設(shè)有多產(chǎn)品模擬量全自動加料系統(tǒng)(M)、縫頭測量系統(tǒng)，自控加水、進汽、液溫，全生產(chǎn)過程的工藝參數(shù)和操作程序均可控制。間歇式染色機應(yīng)用DCS系統(tǒng)實施群控。第十頁，共三十八頁，2022年，8月28日

國外染整工業(yè)自動化狀況舉例：印花印花技術(shù)進步之一是應(yīng)用高精度位置控制傳動及花位自動定位。斯托克公司的Pegasus型圓網(wǎng)印花機；布賽公司的Rotamac5型圓網(wǎng)印花機；Zimmer公司的R92及RSDM圓網(wǎng)印花機等，皆配套了ACR計算機自動對花系統(tǒng)。該系統(tǒng)由選擇開關(guān)進行花位預(yù)調(diào)定的選擇，花位的精調(diào)由電動機執(zhí)行；該系統(tǒng)具有控制、監(jiān)測和儲存所有花型數(shù)據(jù)的功能。印花技術(shù)進步之二是采用數(shù)碼噴射印花技術(shù)。它是系統(tǒng)工程，涉及CAD技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、精密機械加工技術(shù)及精細化工技術(shù)等前沿科技，是信息技術(shù)與機械、紡織和化工等傳統(tǒng)技術(shù)融合的產(chǎn)物。第十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日

國外染整工業(yè)自動化狀況舉例：織物后整理后整理裝備廣泛應(yīng)用計算機系統(tǒng)，對烘房含濕量、拉幅寬度、超喂量、非接觸布身溫度測量、成品緯密、單位面積重量等進行控制。意大利RELAXA公司的松式供燥機速度、超喂百分比沒定控制，每節(jié)烘房溫度自控“收縮和定形”裝置，空氣脈動頻率設(shè)定控制，廢氣濕度測控。德國瑪諾公司提供OptrpacVMC-10定型機測控系統(tǒng)。設(shè)有瑪諾全幅螺旋擴幅居中裝置、EVAC新型真空吸水系統(tǒng)、高濕度測控HMF、歐特瑪自動緯紗調(diào)整器RFMC(光電整緯器)、廢氣濕度測控AML、定形時間控制器VNT、緯密檢測裝置PMC、落布回潮率測控RMS、威可噴盤式均勻給濕機RFT、織物米克重測量FMI。第十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日

國外染整工業(yè)自動化狀況舉例：化驗室的自動化在工業(yè)先進的國家，計算機測配色系統(tǒng)已是紡織印染行業(yè)的基本生產(chǎn)工具。為了適應(yīng)小批量、多品種、多色號、顏色質(zhì)量高指標、交貨期短等市場競爭生產(chǎn)方式，印染廠化驗室裝備的自動試樣系統(tǒng)，包括計算機測配色系統(tǒng)、自動稱料配液系統(tǒng)、自動滴料(染液配制)系統(tǒng)和自動小樣染色機。DATACOLORX-RITE第十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日

國外染整工業(yè)自動化狀況舉例：印染ERP系統(tǒng)ERP是一個面向供需鏈管理的管理信息集成，有效地整合了企業(yè)內(nèi)外部的各種可利用資源，能滿足印染企業(yè)實現(xiàn)多元化、跨地區(qū)、多供應(yīng)和銷售渠道的全球化經(jīng)營管理模式的要求，并對電子商務(wù)的開展提供基礎(chǔ)平臺。ERP除了傳統(tǒng)的制造、供銷、財務(wù)功能外，在功能上還增加了支持物料流通體系的運輸管理、倉庫管理；支持在線分析處理、售后服務(wù)及質(zhì)量反饋，及時準確地掌握市場需求脈搏i支持生產(chǎn)保障體系的質(zhì)量管理、實驗室管理、設(shè)備維修和備品備件管理；支持多種生產(chǎn)類型或混合型制造企業(yè)，匯合了離散型生產(chǎn)、流水作業(yè)生產(chǎn)和流程型生產(chǎn)的特點；支持遠程通信、電子商務(wù)、電子數(shù)據(jù)交換；支持工作流(業(yè)務(wù)流程)動態(tài)模型變化與信息處理程序命令的集成。第十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日速度、張力的控制在織物進行染整加工的過程中，在機運行的速度、張力控制是保證工藝過程可靠、平穩(wěn)進行的先決條件。染整裝備多數(shù)采用多單元線速度協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。模糊智能張力控制技術(shù)溫度、濕度的控制溫度控制大多數(shù)還是針對工藝介質(zhì)的檢測，目前真正布身的溫度檢測很少；烘房溫度檢測——間接法紅外輻射測量布溫智能溫度傳感器+現(xiàn)場總線傳輸信號濕度控制在工藝反應(yīng)中極為重要，但目前染整加工過程中，濕度在線控制的應(yīng)用極少。濃度、液位的控制染化料的配液濃度、浴槽的液位高低，都會直接影響到工藝液對織物浸漬的穩(wěn)定性、均勻性，織物上的帶液量、化學品及染料總量。電導(dǎo)率法測量小于8％的燒堿溶液濃度；（退煮漂）絲光工藝濃燒堿濃度測量采用比重法；氧化還原電位差法(ORP)測量雙氧水溶液濃度‘激光檢測染液中染料的濃度，是通過檢測激光透過染液后的衰減程度來獲知濃度大小。由于激光具有波長一定、密度極高的特性，即便是在濃度較高的領(lǐng)域，也能獲得與濃度成線性關(guān)系的數(shù)據(jù)。染整工藝過程中的液位控制，可按不同工藝溶液及不同工況下，選用電導(dǎo)式、電容式、超聲波式等智能型液位控制裝置。智能型控制裝置具有現(xiàn)場總線兼容模塊。2

染整工業(yè)自動化的主要內(nèi)容

第十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日pH值自動控制不同的纖維織物所采用的不同染料，在染色過程中有自己的pH值要求。光電整緯裝置在染整生產(chǎn)過程中，由于多種原因，會使織機上下來的機織物平直的緯紗產(chǎn)生斜緯、弓緯或波形緯斜等斜緯歪曲現(xiàn)象；圓筒針織物剖幅展開后，亦會出現(xiàn)類似緯斜一樣的情況，同樣需對線圈橫列進行矯正。整緯裝置常和絲光機、拉幅機和熱定形設(shè)置配套使用。緯密及針織物線圈橫列數(shù)的測控連續(xù)、精確地測量緯密和針織物的線圈橫列數(shù)，檢測織物的緯密／線圈橫列數(shù)可以及時控制織物的質(zhì)量(舊稱“重量”)、伸長量和收縮率，對于生產(chǎn)優(yōu)等紡織品來說是一個重要的環(huán)節(jié)。這種監(jiān)視和測定裝置常用于拉幅、絲光、預(yù)縮(包括阻尼式預(yù)縮機)等設(shè)備上。第十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日織物單位面積的質(zhì)量測控單位面積的質(zhì)量是紡織品的重要特性之一，它直接影響著成本和產(chǎn)品的品質(zhì)。根據(jù)機織物的涂層整理、上漿、浸軋液的均勻度，使施加的涂料等控制在給定值附近，符合差值要求，以便改善產(chǎn)品的品質(zhì)，降低成本。針織物彈性大，加工過程為了真正達到所要求的成品質(zhì)量，連續(xù)、無損地進行單位面積的質(zhì)量測定就顯得更為重要?？椢餃y長裝置在市場經(jīng)濟的今天，產(chǎn)品銷售中由于織物交貨長度的不確定性，經(jīng)常由此發(fā)生糾紛，甚者影響交易，不少生產(chǎn)企業(yè)只好采用“寧多勿少”的供貨方法，從而嚴重影響了自身的經(jīng)濟效益。選用織物測長裝置時，應(yīng)嚴格區(qū)分測長精度和計長精度，企業(yè)需要的是穩(wěn)定、可靠、恒張力的高精度測長裝置。第十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日3染整生產(chǎn)過程的檢測系統(tǒng)在染整工業(yè)自動化領(lǐng)域中．自動測量系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)作為其核心部分。在染整生產(chǎn)過程中，檢測任務(wù)是正確及時地掌握各種工藝變量的信息（溫度、濕度、速度、張力、濃度、液位、色澤、濁度、緯密、門幅、含氧量、化學品劑的施加量）。一般情況是獲取被測對象信息的大小。檢測系統(tǒng)應(yīng)具有對被測對象的特征量進行檢測、傳輸、處理及顯示等功能，是傳感器、變送器(變換器)和其它變換裝置等的有機組合。第十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日染整生產(chǎn)過程測量系統(tǒng)需要具有符合染整工藝的被測對象和環(huán)境，而且要具有在結(jié)構(gòu)上、性能上可靠的傳感器。常用傳感器包括速度傳感器染整生產(chǎn)的設(shè)備，尤其是多單元的聯(lián)合機，若無對速度的測量、控制，將無法運行。如：碼盤式轉(zhuǎn)速傳感器、磁電式測速傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器速度傳感器張力傳感器染整工藝過程織物超喂與牽伸，皆需要聯(lián)合機中的各單元機按一定的比率布速運行；卷染及收卷堆置落布，皆需要隨卷徑變化，實施恒線速度協(xié)調(diào)運行。從自動調(diào)節(jié)原理的角度，不管兩單元間保持多大的速差，或者卷徑變化多大，都將引起織物張力的波動，它們都是對張力的擾動量。因此，生產(chǎn)過程還須監(jiān)測織物在機的張力變量差值，并加以控制，以利工藝正常，防止皺條及縮水率偏大。如：在測定織物張力時，可采用電阻應(yīng)變式傳感器。3.1染整生產(chǎn)過程的常用傳感器第十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日染整生產(chǎn)過程的常用傳感器溫度傳感器接觸式測溫和非接觸式測溫熱電阻溫度傳感器pt熱敏電阻溫度傳感器紅外輻射布面溫度傳感器濕度傳感器檢測控制蒸箱、烘房內(nèi)的濕度或排氣濕度；氧化鋯濕度傳感器；靜電電容式濕度傳感器音速測濕傳感器高溫測濕的傳感器高含濕量測定傳感器：微波傳感器落布回潮率測量傳感器電阻式回潮率測定傳感器第二十頁，共三十八頁，2022年，8月28日染整生產(chǎn)過程的常用傳感器壓力傳感器染整工藝過程前處理中的汽蒸箱、染色的還原蒸箱、印花的蒸化機、各種熱機的導(dǎo)熱油加熱系統(tǒng)以及蒸汽鍋爐的氣壓測定。液位傳感器染整生產(chǎn)過程中工藝溶液的浸漬時間與溶液量及織物在溶液中的進給途徑有關(guān)，而溶液容器的液位精確控制就特別重要。恒浮力式液位傳感器變浮力式液位傳感器靜壓式液位傳感器電容液位傳感器第二十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日堿濃度傳感器燒堿在染整過程中應(yīng)用頗廣，燒堿的濃度將直接影響到工藝變量的控制差值，對其有效的測量、控制，將有利于提高印染紡織品質(zhì)量。第二十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日pH值和ORP傳感器染整過程不同的纖維織物所采用的不同染料，在染色時有自己的pH值的要求。前處理漂白溶液中的H2O2采用自動連續(xù)ORP方式（氧化還原電差法）檢測。濁度檢測傳感器檢測洗滌水的濁度，控制水量、溫度、車速，以期達到質(zhì)量穩(wěn)定、節(jié)能的目的；檢測烘燥機排氣的濁度，對于調(diào)整排氣量起一定作用。用光度計檢測濁度；用測定紅外線吸收量的排氣濁度測定；顏色測定傳感器織物緯密、緯斜傳感器光柵傳感器第二十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日織物單位面積重量傳感器伸縮、門幅測量傳感器在染整工藝過程，對纖維進行改性時，織物的牽伸、收縮、低張力松弛加工以及超喂進布，皆會影響織物的伸縮及門幅的變化。連續(xù)在線測量織物的伸縮及門幅值，且加以控制，才能保證紡織品服裝面料的加工精度要求。第二十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日邊緣、縫頭、金屬異物檢測傳感器染整生產(chǎn)過程居中導(dǎo)布，印花貼布，拉幅定形上針鋏、布鋏，齊邊收卷皆需對織物布邊探測；圓網(wǎng)印花縫頭消磁防止縫頭痕，軋光、拷花工藝的縫頭抬輥亦需要在線檢測縫頭；織物剪毛，軋光、拷花等過程，需要檢測金屬異物?？椢镩L度傳感器檢測機織物或針織物長度是非常困難的，因為這類織物按其所放置的情況會有所伸縮。流量傳感器第二十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日4染整生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)染整生產(chǎn)過程大多數(shù)由多臺單元機組成的聯(lián)合機完成一工藝加工過程。在生產(chǎn)過程中某一工藝條件發(fā)生變動時，皆可能涉及到其它變量的波動，偏離正常的工藝條件。需要用一些自動控制裝置，對生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性變量進行自動控制，施加影響，使偏離工藝設(shè)定值的變量，回復(fù)到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)，或者按某種規(guī)律變化，保證生產(chǎn)過程正常地進行。第二十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日常用控制器工業(yè)過程計算機簡稱工控機，是指在滿足工業(yè)環(huán)境使用要求，與工業(yè)過程相連并可自由編程的數(shù)字計算機，工業(yè)生產(chǎn)中既用它測量過程參數(shù)并進行數(shù)據(jù)處理，又用它計算并影響過程的輸出。可編程控制器(PLC)是一種數(shù)字邏輯運算操作系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令．并通過數(shù)字式或模擬式輸入和輸出，控制各種類型的工業(yè)生產(chǎn)過程。單片機是在一塊芯片上集成了一臺計算機所需的基本部件。具有體積小、價格低、小而全、面向控制等獨特優(yōu)點。第二十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日基于嵌入式技術(shù)的間歇式染色機控制系統(tǒng)間歇式染色機是印染行業(yè)的主要染色設(shè)備，大、中型印染廠都擁有多臺間歇式染色機。通常多臺設(shè)備染制一個品種的布匹時，消除機臺之間的色差是普遍關(guān)心的問題，而各臺設(shè)備運行生產(chǎn)工藝的差異是造成色差的因素之一。染缸控制技術(shù)是實現(xiàn)染色生產(chǎn)過程自動化的基礎(chǔ)。常用控制技術(shù)有：PLC和低位單片機控制功能單一控制算法簡單聯(lián)網(wǎng)不足，難以集成人機界面不友好32位嵌入式技術(shù)對比傳統(tǒng)：功能強對比IPC：價格低，可靠性好發(fā)展趨勢PC化；網(wǎng)絡(luò)化；功能多樣化；大屏幕，觸摸屏；Linux第二十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日

溢流染色機O型缸圖約16路開關(guān)量輸入，27路開關(guān)量輸出，2路模擬量輸入。第二十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日間歇式染色工藝簡介整個染機的控制功能可以分為以下13個部分：⑴入水；⑵入布；⑶備料；⑷加料及備料桶水洗；⑸壓力控制；⑹升溫；⑺保溫；⑻降溫；⑼檢查酸堿度；⑽取樣；⑾水洗；⑿出布；⒀排水。間歇式染色過程基本上是一個順序控制過程，可以看作是由很多工藝步組成。1—染槽

2—帶布輥

3—溢流槽

4—循環(huán)泵5—導(dǎo)布管

6—熱交換器

第三十頁，共三十八頁，2022年，8月28日間歇式染色機控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)第三十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日硬件方案I/O點多，組合式：主控制器+I/O控制器主控制器：ARM9，運行嵌入式操作系統(tǒng)和控制功能軟件；I/O控制器采用ARM7，處理I/O。高速串口：115200bps嵌入式間歇式染色機控制器的硬件設(shè)計第三十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日