臺達DTV閥位控制器在蒸花機上的應用

1 引言
印染工藝中的一相法印花工藝印花處方和工藝流程為:白布→印花→常壓高溫汽蒸→平洗、烘干→后整理；其中蒸花機主要用來完成常壓高溫汽蒸這道工序，常壓高溫汽蒸的主要理論依據為分散染料的分子結構比較簡單且不含電離性的基團，所以需要一定的蒸汽壓，使得染料的顏色著色更牢固。

2 汽蒸工藝原理

蒸花機汽蒸工序中加熱介質為蒸汽，而且蒸汽溫度一般根據染料和布料的特性，需要穩定在限定范圍內。所以對溫度波動大小的控制是衡量汽蒸工藝好壞的最重要指標。而蒸汽的獲得是靠通往設備內部的水通過加熱而獲得。出于安全的考慮，加熱部分放棄了容易引起危險的電加熱方式而采用了熱油管道間接加熱，通過高溫的熱油在管道內循環，將熱量帶給周邊的水，水吸收熱量蒸發為水蒸汽，汽蒸工藝結構如圖1所示。

圖1汽蒸工藝結構

3 閥位溫控原理

3.1閥位溫控原理

參見圖1，對于設備腔內溫度的控制，依靠控制流入管道的熱油的流量來達到控制溫度目的。電動閥門的流量控制成為溫控關鍵環節。本項目選用臺達DTV9696R閥位控制器，來控制電動閥門內電機的正反轉，并通過溫度傳感器將溫度反饋到控制器，形成溫度閉環控制，如圖2所示。

圖2閥位溫控原理

3.2 臺達DTV系列閥位控制器

電動閥閥位溫控是成本低廉應用簡單可靠的溫度控制解決方案，應用十分廣泛。臺達DTV系列閥位控制器是中達電通股份有限公司臺達品牌數顯溫控儀表產品體系中的閥位溫控專用儀表。DTV系列閥位控制器接受工業標準模擬信號和標準鉑熱電阻與標準熱電偶信號，經過內部PID閉環控制算法，輸出單路或雙路電動閥正反轉閥位信號，實現單程（加熱－制冷/冷卻溫控，或1程加熱1程制冷/冷卻的雙程溫度控制，實現1表雙用。數字化的控制選項可以提供極為豐富的附加溫控功能，例如提高閥門穩定性、延長閥門使用壽命的死區控制；例如多程報警；例如基于RS-485物理接口的MODBUS現場總線通訊等等重要的功能。

4 臺達閥位控制器解決方案

蒸花機電氣控制主要有兩部分控制組成：第一部分是將染布從設備外引入設備的運動控制部分，主要有臺達EH 系列PLC和臺達變頻器以及臺達DOP人機組成。第二部分則由臺達DTV閥位控制，溫度傳感器和電動閥門構成的溫度控制系統。本文暫時針對對第二部分（圖3）展開介紹與探討。

圖3 蒸花機控制面板

加熱的執行元件為電動閥門，電動閥門主要制進入熱油量的大小。閥門電機的正反轉就可以改變進入油量的流量大小。而DTV就可以通過控制閥門電機的正反轉以及正反轉的時間來控制進入油量的大小從而控制設備內部溫度，如圖4所示。

圖4 電動閥執行器

DTV則根據傳感器傳來的溫度經過PID運算后，通過切換2個繼電器的開關狀態來控制閥門電機的正反轉。具體接線如圖5所示。

圖5 DTV閥位與電動閥門接線圖

根據客戶要求，本設備的工作溫度需要工作165℃，而且誤差允許范圍在±1℃。而臺達DTV控制器在現場調試時，只需開啟參數并自整定后，就可自動獲得的適用的PID參數，多數情況無需再做調整，根據本次現場經驗可穩定在±0.9℃。其中控制周期也是極其重要的參數，根據經驗此參數調為8~10比較合適。如果此參數太小可能會引起電機正反轉過于頻繁而導致溫度出現波動。而如果太大則或造成響應時間不夠，同樣會造成溫度波動。閥門開關周期時間也是一個核心參數。此項參數可從電動閥門的銘牌上獲得并輸入儀表內。

由于處于成本考慮。目前多數客戶對于熱油的溫度并未進行閉環控制。所以本系統中，熱油的溫度是不受控的，所以隨著季節變化和加熱熱油的熱源有所變化是，還是會對系統的加熱精度造成影響。所以也建議部分客戶在熱油循環部分加上溫度反饋。同時如果電動閥位部分裝有閥位傳感器的話，DTV能接受傳感器的信號，構成閥位閉環，這樣對于熱油的流量的控制精度會更一層樓，這樣對于溫度控制精度也會更精確。

5 結束語

DTV閥門控制器的PID運算方式，基本能在此工況下將控溫精度恒定在±1℃。這已經完全能滿足客戶處理高檔布料的需求。在印染行業，水洗機，染缸等也都同樣依靠流體熱源來加熱并得到高溫水蒸氣。所以相信DTV可在印染行業有一定的市場發展空間。