印染系統中電氣控制的設計

　　1 引言

　　在紡織印染過程中，連續浸軋印染加工生產線容易造成織物經向縮水率過大，進而使服裝嚴重變形而無法穿著，對裝飾用布加工也有同樣的缺陷。對縮水率較大的產品，一般在成品前經過預縮機處理。過程中先將織物經過一個汽蒸箱進行迅速加濕，再經預縮橡膠毯加上一定熱壓，使織物產生經向收縮。實踐證明，需要預縮的織物獲得一定的含水量對預縮效果產生重要影響。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，反而會使經向拉伸，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。為節約生產成本、提高對織物的加濕質量，需要根據工廠實際設計一款自動化給液系統和控制系統，其給液量能按工藝要求在一定范圍內設定，運轉中依主機臺速變化而自動調整給液量，并確保左、中、右和前后給液量均勻一致。

　　2 印染工藝流程

　　從實際的印染系統中，可將其系統結構簡化出來，其結構組成如圖1所示。

　　該系統組的工作流程為：增壓泵抽取液槽中的液體或水，通過過濾器輸送到噴盤架上安裝的各個噴盤中。當平幅運行的織物通過時，液體便以霧狀噴射其上。未被噴射到織物上的液體則通過回流管流回到液槽。通過預過濾器清除回流液體中的雜質。控制單元根據布速控制噴液量及其它相關器件，電源線接噴盤電機，當其得電時電機運行，使噴盤高速旋轉噴出霧狀液體，電源線控制增壓泵的運行，信號線一邊與接近開關相連，另一邊向控制單元輸入織物移動速度開關量信號。

　　3 電氣控制系統設計

　　通過控制系統評估，plc控制系統只需對程序進行修改，適應性強;可靠性高;微處理器控制，實時性好好;易擴展，控制靈活等優點[1]。因此采用plc來設計該電氣控制系統最為合理。

　　根據印染系統的控制要求，可以把該plc控制系統分為以下幾個部分：觸摸屏用來輸入濕度設定值并用于觀察機器運行狀態數據;主令開關向plc發出指令控制設備的運轉;接近開關用于測速;plc根據外部輸入信號及內部程序向變頻器、噴盤電機、報警器、電磁閥發出動作指令。其電氣控制系統的結構框圖如圖2所示。

　　3.1 系統原理設計

　　根據控制要求與負載的特性，本控制系統選取使用方便、體積小巧、經濟實惠的東芝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)開關量信號控制變頻器。plc的輸出點、com點直接與變頻器的“正轉”、“反轉”、“高速”、“中速”、“低速”等端口分別相連。plc可以通過程序控制變頻器的正轉、反轉、停止，也可以控制變頻器高速、中速、低速端子的不同組合，實現多段速度運行。因為它是采用開關量來實施控制的，其調速曲線不是一條連續平滑的曲線，也無法實現精細的速度調節。

　　(2)模擬量信號控制變頻器。plc配置模擬量輸出模塊，通過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。這種控制方式的優點是plc程序編制簡單方便，調速曲線平滑連續，缺點是在大規模生產線中，當控制電纜較長，尤其是da模塊采用電壓信號輸出時，線路有較大的電壓降，影響了系統的穩定性和可靠性，此外，plc的模擬量輸出模塊價格較高。

　　(3) 用高速脈沖輸出信號作為頻率給定信號。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。

　　(4)用串行通信提供頻率給定信號[3]。通過通信，plc和變頻器之間還可以傳送大量的參數設置信息、和狀態信息。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議，硬件上不需要增加額外的開銷。只是熟悉通信協議和設計通信程序需要一定的專業知識。目前，常用串行通信接口有：rs232接口、rs485接口、rs422接口。

　　在本電氣控制系統中，利用串行通信來實現plc對變頻器的控制。具體是通過標準配備用于網絡連接的串行通訊端口與plc連接，其轉速受plc控制，變頻器外部電路設計如圖3所示。

　　出該電氣控制系統的總體電路原理圖。如圖4所示。

　　電動機1轉數受控于變頻器，當轉速增加時，噴液量增加，當轉速減小時，噴液量減少。電動機2受控于plc，帶動噴盤高速旋轉，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，以防止織物過分給液。觸摸屏內部程序按工作要求進行編寫，其一方面用于顯示當前工作狀態，另一方面用于調整plc內部程序中的數據、發布操作指令。接近開關用于檢測織物的移動速度，plc根據其傳送過來的信號來調整噴液量。

　　在松下fp系列plc中，plc無論采用的是手持編程器還是編程工具軟件，其編程及監控功能都很強。其fp-h型手持編程器還有用戶程序轉存功能。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(符號梯形圖模式、布爾梯形圖模式、布爾非梯形圖模式)，可以進行聯機調試，監控寄存器和繼電器的狀態，隨時改變plc的狀態。電氣控制系統的程序流程如圖5所示。

　　4 結束語

　　通過對plc、變頻器、觸摸屏、電路設計、程序設計等的綜合運用，并進行了大量的測試和系統調試，較為詳細地研究了印染設備中自動噴水裝置的結構及原理。基于plc及變頻器的印染設備電氣控制系統是通過觸摸屏實現對織物運行狀態的監測和濕度的設定，利用plc、變頻器自動調整供液水泵的轉速，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調節，保證前后供液量均勻一致。隨著工業自動化技術的不斷發展，觸摸屏、plc、變頻器本身的成本也在不斷降低，節省了人力物力，提高了生產的安全性，生產效率得到較大的提高，產品質量得到了較大的改善，提高了產品的市場竟爭力。在生產企業中具有廣闊的應用前景。