印染系統(tǒng)中電氣控制的設(shè)計(jì)

　　1 引言

　　在紡織印染過(guò)程中，連續(xù)浸軋印染加工生產(chǎn)線容易造成織物經(jīng)向縮水率過(guò)大，進(jìn)而使服裝嚴(yán)重變形而無(wú)法穿著，對(duì)裝飾用布加工也有同樣的缺陷。對(duì)縮水率較大的產(chǎn)品，一般在成品前經(jīng)過(guò)預(yù)縮機(jī)處理。過(guò)程中先將織物經(jīng)過(guò)一個(gè)汽蒸箱進(jìn)行迅速加濕，再經(jīng)預(yù)縮橡膠毯加上一定熱壓，使織物產(chǎn)生經(jīng)向收縮。實(shí)踐證明，需要預(yù)縮的織物獲得一定的含水量對(duì)預(yù)縮效果產(chǎn)生重要影響。采用汽蒸箱，如容布量小了，布的加濕效果不明顯;容布量大了，反而會(huì)使經(jīng)向拉伸，效果更不好。有的工廠采用噴嘴直接噴霧，但由于噴霧均勻性不好，容易在布面形成水漬，另外噴霧量大小也不易掌握。為節(jié)約生產(chǎn)成本、提高對(duì)織物的加濕質(zhì)量，需要根據(jù)工廠實(shí)際設(shè)計(jì)一款自動(dòng)化給液系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其給液量能按工藝要求在一定范圍內(nèi)設(shè)定，運(yùn)轉(zhuǎn)中依主機(jī)臺(tái)速變化而自動(dòng)調(diào)整給液量，并確保左、中、右和前后給液量均勻一致。

　　2 印染工藝流程

　　從實(shí)際的印染系統(tǒng)中，可將其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化出來(lái)，其結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

　　該系統(tǒng)組的工作流程為：增壓泵抽取液槽中的液體或水，通過(guò)過(guò)濾器輸送到噴盤架上安裝的各個(gè)噴盤中。當(dāng)平幅運(yùn)行的織物通過(guò)時(shí)，液體便以霧狀噴射其上。未被噴射到織物上的液體則通過(guò)回流管流回到液槽。通過(guò)預(yù)過(guò)濾器清除回流液體中的雜質(zhì)?？刂茊卧鶕?jù)布速控制噴液量及其它相關(guān)器件，電源線接噴盤電機(jī)，當(dāng)其得電時(shí)電機(jī)運(yùn)行，使噴盤高速旋轉(zhuǎn)噴出霧狀液體，電源線控制增壓泵的運(yùn)行，信號(hào)線一邊與接近開(kāi)關(guān)相連，另一邊向控制單元輸入織物移動(dòng)速度開(kāi)關(guān)量信號(hào)。

　　3 電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　通過(guò)控制系統(tǒng)評(píng)估，plc控制系統(tǒng)只需對(duì)程序進(jìn)行修改，適應(yīng)性強(qiáng);可靠性高;微處理器控制，實(shí)時(shí)性好好;易擴(kuò)展，控制靈活等優(yōu)點(diǎn)[1]。因此采用plc來(lái)設(shè)計(jì)該電氣控制系統(tǒng)最為合理。

　　根據(jù)印染系統(tǒng)的控制要求，可以把該plc控制系統(tǒng)分為以下幾個(gè)部分：觸摸屏用來(lái)輸入濕度設(shè)定值并用于觀察機(jī)器運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù);主令開(kāi)關(guān)向plc發(fā)出指令控制設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn);接近開(kāi)關(guān)用于測(cè)速;plc根據(jù)外部輸入信號(hào)及內(nèi)部程序向變頻器、噴盤電機(jī)、報(bào)警器、電磁閥發(fā)出動(dòng)作指令。其電氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

　　3.1 系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)

　　根據(jù)控制要求與負(fù)載的特性，本控制系統(tǒng)選取使用方便、體積小巧、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的東芝vfnci變頻器、松下fpo-c14crs可編程控制器與mt506lv觸摸屏。plc控制變頻器的方法有[2]：

　　(1)開(kāi)關(guān)量信號(hào)控制變頻器。plc的輸出點(diǎn)、com點(diǎn)直接與變頻器的“正轉(zhuǎn)”、“反轉(zhuǎn)”、“高速”、“中速”、“低速”等端口分別相連。plc可以通過(guò)程序控制變頻器的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止，也可以控制變頻器高速、中速、低速端子的不同組合，實(shí)現(xiàn)多段速度運(yùn)行。因?yàn)樗遣捎瞄_(kāi)關(guān)量來(lái)實(shí)施控制的，其調(diào)速曲線不是一條連續(xù)平滑的曲線，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)精細(xì)的速度調(diào)節(jié)。

　　(2)模擬量信號(hào)控制變頻器。plc配置模擬量輸出模塊，通過(guò)模擬量輸出模塊輸出的直流電壓或電流送給變頻器的模擬電壓/電流轉(zhuǎn)速給定輸入端，用模擬量輸出控制變頻器的輸出頻率。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是plc程序編制簡(jiǎn)單方便，調(diào)速曲線平滑連續(xù)，缺點(diǎn)是在大規(guī)模生產(chǎn)線中，當(dāng)控制電纜較長(zhǎng)，尤其是da模塊采用電壓信號(hào)輸出時(shí)，線路有較大的電壓降，影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，此外，plc的模擬量輸出模塊價(jià)格較高。

　　(3) 用高速脈沖輸出信號(hào)作為頻率給定信號(hào)。某些變頻器有高速脈沖輸入功能，可以用plc輸出的高速脈沖的頻率作為變頻器的頻率給定信號(hào)。

　　(4)用串行通信提供頻率給定信號(hào)[3]。通過(guò)通信，plc和變頻器之間還可以傳送大量的參數(shù)設(shè)置信息、和狀態(tài)信息。如果plc和變頻器都自帶串行通信接口，并且可以使用相同的通信協(xié)議，硬件上不需要增加額外的開(kāi)銷。只是熟悉通信協(xié)議和設(shè)計(jì)通信程序需要一定的專業(yè)知識(shí)。目前，常用串行通信接口有：rs232接口、rs485接口、rs422接口。

　　在本電氣控制系統(tǒng)中，利用串行通信來(lái)實(shí)現(xiàn)plc對(duì)變頻器的控制。具體是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)配備用于網(wǎng)絡(luò)連接的串行通訊端口與plc連接，其轉(zhuǎn)速受plc控制，變頻器外部電路設(shè)計(jì)如圖3所示。

　　出該電氣控制系統(tǒng)的總體電路原理圖。如圖4所示。

　　電動(dòng)機(jī)1轉(zhuǎn)數(shù)受控于變頻器，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，噴液量增加，當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，噴液量減少。電動(dòng)機(jī)2受控于plc，帶動(dòng)噴盤高速旋轉(zhuǎn)，噴出霧狀水珠。繼電器j3受控于plc控制油泵工作，油泵控制噴盤架中的滑板，阻止水噴向織物表面，以防止織物過(guò)分給液。觸摸屏內(nèi)部程序按工作要求進(jìn)行編寫，其一方面用于顯示當(dāng)前工作狀態(tài)，另一方面用于調(diào)整plc內(nèi)部程序中的數(shù)據(jù)、發(fā)布操作指令。接近開(kāi)關(guān)用于檢測(cè)織物的移動(dòng)速度，plc根據(jù)其傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)來(lái)調(diào)整噴液量。

　　在松下fp系列plc中，plc無(wú)論采用的是手持編程器還是編程工具軟件，其編程及監(jiān)控功能都很強(qiáng)。其fp-h型手持編程器還有用戶程序轉(zhuǎn)存功能。其編程軟件除己漢化的dos版npst-gr外，還有windows版的fpsoft和fpwin-gr等[5]。fpwin-gr編程軟件具有三種編程模式(符號(hào)梯形圖模式、布爾梯形圖模式、布爾非梯形圖模式)，可以進(jìn)行聯(lián)機(jī)調(diào)試，監(jiān)控寄存器和繼電器的狀態(tài)，隨時(shí)改變plc的狀態(tài)。電氣控制系統(tǒng)的程序流程如圖5所示。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)對(duì)plc、變頻器、觸摸屏、電路設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)等的綜合運(yùn)用，并進(jìn)行了大量的測(cè)試和系統(tǒng)調(diào)試，較為詳細(xì)地研究了印染設(shè)備中自動(dòng)噴水裝置的結(jié)構(gòu)及原理?；趐lc及變頻器的印染設(shè)備電氣控制系統(tǒng)是通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)對(duì)織物運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)和濕度的設(shè)定，利用plc、變頻器自動(dòng)調(diào)整供液水泵的轉(zhuǎn)速，能將水或液體均勻地、定量地噴射在織物上，給液量隨布速的變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)，保證前后供液量均勻一致。隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的不斷發(fā)展，觸摸屏、plc、變頻器本身的成本也在不斷降低，節(jié)省了人力物力，提高了生產(chǎn)的安全性，生產(chǎn)效率得到較大的提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到了較大的改善，提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)竟?fàn)幜?。在生產(chǎn)企業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。