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(shù)的質(zhì)量是影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。除了工藝的處方外，影響染色質(zhì)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(xué)性質(zhì)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(dòng)控制來解決這些問題。從控制對象分析,煮染設(shè)備是罐狀設(shè)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(hào),由于其屬于大容量、大慣性量滯后系統(tǒng),同時(shí)運(yùn)行環(huán)境相對惡劣,常規(guī)的控制系統(tǒng)一方面不能適應(yīng)環(huán)境,另一方面價(jià)格比較昂貴?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)要求達(dá)到精確、耐用、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng),還必須物美價(jià)廉,故在選擇自動(dòng)系統(tǒng)組成時(shí),PLC因其控制精度良好,體積小,抗干擾能力強(qiáng)且能適應(yīng)較為惡劣的環(huán)境以及性價(jià)比高等因素,被廣泛用于工業(yè)實(shí)時(shí)控制,但考慮到PLC的人機(jī)交互能力差,可輔之以單片機(jī)外設(shè)系統(tǒng),利用單片機(jī)擴(kuò)展后具有良好的人機(jī)交互能力優(yōu)勢互補(bǔ)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制要求。據(jù)此,我們設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)與PLC的煮練工藝溫度控制應(yīng)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(jī)層2.1控制方案設(shè)計(jì)(1)單片機(jī)采用8031,外部擴(kuò)展的8KB的EPROM和8KB的RAM作為程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(kuò)展之需。單片機(jī)系統(tǒng)框圖見圖1。(2)鍵盤由16個(gè)自定義鍵組成,其中10個(gè)定義為數(shù)字鍵,6個(gè)為功能鍵。(3)采用8位LED顯示自定義鍵盤,通過擴(kuò)展芯片8155連接,系統(tǒng)中74LS244用于顯示緩沖與驅(qū)動(dòng),執(zhí)行過程通道和顯示由8255擔(dān)綱。(4)8路模擬量采用ACD0809完成,0809的EOC信號(hào)反向后與8031的INT1引腳相連,0809的時(shí)鐘信號(hào)由8031的ALE信號(hào)分頻得到。(5)模擬量的控制輸出由DAC0832實(shí)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(bào)警,由8031的P1口控制信號(hào)(高電平有效)。(7)整個(gè)系統(tǒng)的I/O擴(kuò)展部件以及存儲(chǔ)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(shè)計(jì)了一個(gè)8K的程序存儲(chǔ)空間,用于存儲(chǔ)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(chǔ)器擴(kuò)充了一片8K字節(jié)的微功耗RAM,并為其設(shè)計(jì)了掉電保護(hù)電路,用戶的工藝曲線將不會(huì)因?yàn)橥ｋ姸z失,這樣,在大批量生產(chǎn)時(shí)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(chǔ)上進(jìn)行修改使用,方便了用戶操作。另外,我們預(yù)留了擴(kuò)展空間以便系統(tǒng)可進(jìn)一步改進(jìn)。輸入回路由溫度傳感器、變送電路及A/D轉(zhuǎn)換電路構(gòu)成。溫度傳感器選用集成溫度傳感器AD590,這是因?yàn)榧蓽囟葌鞲衅骶哂芯雀摺㈧`敏度高、線性和互換性好以及抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn),同時(shí)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(shí)際應(yīng)用中,還要加一些補(bǔ)償措施,用以調(diào)節(jié)在0℃時(shí)輸出0V的電壓信號(hào),實(shí)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(diào)節(jié)W1使當(dāng)T=120℃時(shí),V0=4V,通過調(diào)節(jié)W2使0℃時(shí)的輸出電壓為0V,圖中+24V與+12V共地,但不與微機(jī)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(guān)量控制方面的優(yōu)點(diǎn),控制加熱蒸汽管道的電磁閥,當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)經(jīng)過采樣并進(jìn)行模糊判斷經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸入PLC,滿足PLC數(shù)字開關(guān)運(yùn)行條件即可觸發(fā)電磁閥繼電器對電磁閥進(jìn)行啟閉動(dòng)作。利用PLC本身含有的各項(xiàng)功能,如定時(shí)、移位、步進(jìn)指令功能以及良好的直接驅(qū)動(dòng)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(dān)當(dāng)了驅(qū)動(dòng)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(jìn)行判斷并發(fā)出信號(hào)以便進(jìn)行下道工序。(2)缸內(nèi)壓力控制。在本系統(tǒng)中,缸內(nèi)工作壓力應(yīng)達(dá)到4×105Pa,通過壓力傳感裝置對缸內(nèi)壓力進(jìn)行監(jiān)測,確定加壓泵是否運(yùn)行。(3)缸內(nèi)液體進(jìn)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(jié)合,缸內(nèi)液體應(yīng)該在機(jī)構(gòu)控制下,周期性地內(nèi)外循環(huán)。一般來說,這種周期可在編程時(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì),以便生產(chǎn)時(shí)調(diào)用。(4)輸入輸出狀態(tài)顯示,以及循環(huán)泵、加壓泵、減壓閥的啟停控制。PLC在本系統(tǒng)中所擔(dān)當(dāng)?shù)闹匾饔脼樾盘?hào)控制、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(jī)與PLC相結(jié)合的交互系統(tǒng),檢測裝置與反饋裝置均與單片機(jī)相關(guān),系統(tǒng)信號(hào)如溫度、壓力等參數(shù)和啟動(dòng)、系統(tǒng)運(yùn)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(shè)備運(yùn)行過程中,尚需要加入人工調(diào)試或手動(dòng)操作,因在設(shè)計(jì)時(shí)考慮各節(jié)點(diǎn)開關(guān)既與自動(dòng)控制相連,又加入手動(dòng)操作節(jié)點(diǎn),考慮到接線方便和簡化控制線路,兩者采用共同節(jié)點(diǎn)。在單片機(jī)和PLC之間均加以適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)電路,使單片機(jī)輸出的信號(hào)可以作為有效的PLC輸入信號(hào)以完成各項(xiàng)控制動(dòng)作。圖4為煮練工藝過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖,控制系統(tǒng)以8031單片機(jī)輔助PLC為核心構(gòu)成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。此外,設(shè)計(jì)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(shè)定,而只需關(guān)注在實(shí)際過程中每次采樣的結(jié)果與設(shè)定量之間的對比,同時(shí)根據(jù)大滯后量系統(tǒng)的基本特點(diǎn),利用偏差和偏差變化量構(gòu)成的二維系統(tǒng),得出根據(jù)偏差和偏差變化系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的相應(yīng)的調(diào)整控制量,實(shí)現(xiàn)對偏差的最佳控制。根據(jù)工作對象是大容器