印染系统中电气控制的设计

　　1 引言

　　在纺织印染过程中，连续浸轧印染加工生产线容易造成织物经向缩水率过大，进而使服装严重变形而无法穿着，对装饰用布加工也有同样的缺陷。对缩水率较大的产品，一般在成品前经过预缩机处理。过程中先将织物经过一个汽蒸箱进行迅速加湿，再经预缩橡胶毯加上一定热压，使织物产生经向收缩。实践证明，需要预缩的织物获得一定的含水量对预缩效果产生重要影响。采用汽蒸箱，如容布量小了，布的加湿效果不明显;容布量大了，反而会使经向拉伸，效果更不好。有的工厂采用喷嘴直接喷雾，但由于喷雾均匀性不好，容易在布面形成水渍，另外喷雾量大小也不易掌握。为节约生产成本、提高对织物的加湿质量，需要根据工厂实际设计一款自动化给液系统和控制系统，其给液量能按工艺要求在一定范围内设定，运转中依主机台速变化而自动调整给液量，并确保左、中、右和前后给液量均匀一致。

　　2 印染工艺流程

　　从实际的印染系统中，可将其系统结构简化出来，其结构组成如图1所示。

　　该系统组的工作流程为：增压泵抽取液槽中的液体或水，通过过滤器输送到喷盘架上安装的各个喷盘中。当平幅运行的织物通过时，液体便以雾状喷射其上。未被喷射到织物上的液体则通过回流管流回到液槽。通过预过滤器清除回流液体中的杂质。控制单元根据布速控制喷液量及其它相关器件，电源线接喷盘电机，当其得电时电机运行，使喷盘高速旋转喷出雾状液体，电源线控制增压泵的运行，信号线一边与接近开关相连，另一边向控制单元输入织物移动速度开关量信号。

　　3 电气控制系统设计

　　通过控制系统评估，plc控制系统只需对程序进行修改，适应性强;可靠性高;微处理器控制，实时性好好;易扩展，控制灵活等优点[1]。因此采用plc来设计该电气控制系统最为合理。

　　根据印染系统的控制要求，可以把该plc控制系统分为以下几个部分：触摸屏用来输入湿度设定值并用于观察机器运行状态数据;主令开关向plc发出指令控制设备的运转;接近开关用于测速;plc根据外部输入信号及内部程序向变频器、喷盘电机、报警器、电磁阀发出动作指令。其电气控制系统的结构框图如图2所示。

　　3.1 系统原理设计

　　根据控制要求与负载的特性，本控制系统选取使用方便、体积小巧、经济实惠的东芝vfnci变频器、松下fpo-c14crs可编程控制器与mt506lv触摸屏。plc控制变频器的方法有[2]：

　　(1)开关量信号控制变频器。plc的输出点、com点直接与变频器的“正转”、“反转”、“高速”、“中速”、“低速”等端口分别相连。plc可以通过程序控制变频器的正转、反转、停止，也可以控制变频器高速、中速、低速端子的不同组合，实现多段速度运行。因为它是采用开关量来实施控制的，其调速曲线不是一条连续平滑的曲线，也无法实现精细的速度调节。

　　(2)模拟量信号控制变频器。plc配置模拟量输出模块，通过模拟量输出模块输出的直流电压或电流送给变频器的模拟电压/电流转速给定输入端，用模拟量输出控制变频器的输出频率。这种控制方式的优点是plc程序编制简单方便，调速曲线平滑连续，缺点是在大规模生产线中，当控制电缆较长，尤其是da模块采用电压信号输出时，线路有较大的电压降，影响了系统的稳定性和可靠性，此外，plc的模拟量输出模块价格较高。

　　(3) 用高速脉冲输出信号作为频率给定信号。某些变频器有高速脉冲输入功能，可以用plc输出的高速脉冲的频率作为变频器的频率给定信号。

　　(4)用串行通信提供频率给定信号[3]。通过通信，plc和变频器之间还可以传送大量的参数设置信息、和状态信息。如果plc和变频器都自带串行通信接口，并且可以使用相同的通信协议，硬件上不需要增加额外的开销。只是熟悉通信协议和设计通信程序需要一定的专业知识。目前，常用串行通信接口有：rs232接口、rs485接口、rs422接口。

　　在本电气控制系统中，利用串行通信来实现plc对变频器的控制。具体是通过标准配备用于网络连接的串行通讯端口与plc连接，其转速受plc控制，变频器外部电路设计如图3所示。

　　出该电气控制系统的总体电路原理图。如图4所示。

　　电动机1转数受控于变频器，当转速增加时，喷液量增加，当转速减小时，喷液量减少。电动机2受控于plc，带动喷盘高速旋转，喷出雾状水珠。继电器j3受控于plc控制油泵工作，油泵控制喷盘架中的滑板，阻止水喷向织物表面，以防止织物过分给液。触摸屏内部程序按工作要求进行编写，其一方面用于显示当前工作状态，另一方面用于调整plc内部程序中的数据、发布操作指令。接近开关用于检测织物的移动速度，plc根据其传送过来的信号来调整喷液量。

　　在松下fp系列plc中，plc无论采用的是手持编程器还是编程工具软件，其编程及监控功能都很强。其fp-h型手持编程器还有用户程序转存功能。其编程软件除己汉化的dos版npst-gr外，还有windows版的fpsoft和fpwin-gr等[5]。fpwin-gr编程软件具有三种编程模式(符号梯形图模式、布尔梯形图模式、布尔非梯形图模式)，可以进行联机调试，监控寄存器和继电器的状态，随时改变plc的状态。电气控制系统的程序流程如图5所示。

　　4 结束语

　　通过对plc、变频器、触摸屏、电路设计、程序设计等的综合运用，并进行了大量的测试和系统调试，较为详细地研究了印染设备中自动喷水装置的结构及原理。基于plc及变频器的印染设备电气控制系统是通过触摸屏实现对织物运行状态的监测和湿度的设定，利用plc、变频器自动调整供液水泵的转速，能将水或液体均匀地、定量地喷射在织物上，给液量随布速的变化而自动调节，保证前后供液量均匀一致。随着工业自动化技术的不断发展，触摸屏、plc、变频器本身的成本也在不断降低，节省了人力物力，提高了生产的安全性，生产效率得到较大的提高，产品质量得到了较大的改善，提高了产品的市场竟争力。在生产企业中具有广阔的应用前景。