1、引言 染色工序在紡織品生產中占有重要地位，染色質量直接決定了紡織品的色澤、外觀，甚至還影響紡織品的生產成本。在染色工序中，影響染色的因素主要有染液濃度、溫度、液位等，其中溫度控制是很重要而又復雜的控制過程。染色過程實際上是執行由工藝人員針對不同織物的一條溫度曲線，每個工藝對染色的溫度、升降溫過程都有嚴格的要求，否則，容易使織物產生色差、缸差、條痕等疵點，造成復染率上升，生產成本的增加。針對染色過程溫度控制的復雜性，設計了基于PLC 的染色機溫度控制系統，實現對染色過程溫度的控制，從而減少織物疵點，提高生產效率，降低生產成本。 2、系統控制要求 1）溫度曲線存儲要求對于不同的染色品種，其對溫度的要求是不同的，因此對應的溫度工藝曲線也是不同的，本系統通過觸摸屏的組態配方設計將多種染色工藝及每一套工藝中的不同階段的數據存儲在觸摸屏中，從而更方便的讓工藝人員去操作，工藝人員可以隨時修改工藝參數，并保存，這個數據將永久保持在觸摸屏中，將工藝人員設定的不同的溫度工藝曲線，全部由工作人員在觸摸屏上輸入，控制器根據接收的溫度工藝曲線進行溫度控制。控制器和觸摸屏都具有斷電長期保存當前數據的功能。 2）溫度控制要求 在染色工藝過程中，典型的工藝曲線如圖1 下所示： 圖1 典型的工藝曲線 由圖 1 可知，染色工藝可以分為多個曲線段，不同的曲線段對應不同的溫度。對染色過程的溫度控制主要是讓芯子上的杯子內染液進行升溫、保溫、降溫，結合生產的實際要求又將升溫階段按照斜率來進行升溫設定，升溫中PLC的設定可以為0-9℃，這個速率需要根據現場的加熱器的功率來計算，本次在現場測試過程中設定到4℃時加熱器已經是滿功率運行，在PLC中設定這種人性化的斜率升溫選擇，從而很好的進行升溫階段的設定。溫度控制分為五個子程序：按直接升溫、斜率升溫、保溫、直接降溫和按照斜率降溫過程。這五個過程在PLC中分別對應五段程序，然后根據上位步號的選擇進行循環執行。如圖2，圖3所示： 圖2：染色配方界面 圖3：主界面 3）報警顯示與染色配方功能 以上圖2和圖3是運行過程中的最主要的兩個界面，為了讓用戶能夠更好的查看運行中各種狀態，在主畫面中做了曲線圖，可以更直觀的查看過程溫度的效果。而染色配方工藝界面讓用戶可以更方便的設置各套工藝并選擇運行，本套系統每個工藝設置9步，可設定運行的步號，并從這個步號往后運行，當一套工藝運行完成后，主界面彈出一套染色工藝已運行結束，請確認，用戶確認后方可進行下一套工藝。如下圖所示。 圖4：一套工藝結束確認 圖4中右側界面主要是馬達轉速的控制以及變頻正反轉的控制，除了轉速的控制是手動設定外，正反轉的控制以及正轉時間、反轉時間和停止時間全部由PLC編程實現。當出現各種故障時，觸摸屏指示燈閃爍，并出現故障報警，彈出故障報警畫面，顯示報警的原因。 3、系統的硬件構成 本系統采用南大傲拓公司推出的NA200小型PLC作為現場控制器，NA系列可編程控制器是南大傲拓科技有限公司最新研制出的具有國際先進水平的新一代控制裝置，它采用 了工業控制領域的一系列最新成果 ，選取了嶄新的軟硬件平臺，具有快速的處理能力、強大的抗干擾性能、靈活的可擴展功能，對于任何復雜環境及處理要求，皆能游刃有余，應付自如。二十多年自動化產品的開發經驗和數百個項目的現場考驗，鑄就了南大傲拓PLC可靠的品質，產品已經通過了CE認證 、船級社(CCS)認證以及電力工業電力系統自動化設備質量檢驗測試中心的嚴格測試和檢驗 ，各項性能指標均達到或超過相關標準要求，領先于同類產品。 選用CPU2002 主機模塊；通過RS232口modbus-rtu協議連接觸摸屏。現場控制器擴展了一塊智能溫度數據采集模塊RTD輸入模塊2通道，該模塊帶有2 個模擬輸入點，不再需要外部變送器，一個模塊就能完成數據采集及數據處理功能。系統的溫度信號的檢測采用鉑電阻PT100，鉑電阻具有測量精度高、性能穩定可靠的特點，在工業上廣泛用于-200℃～+500℃之間的溫度測量。 另外如果需要可以通過RS485接口，MODBUS-RTU將PLC同工廠監控相連，實現遠程操作與監控。 控制系統部分配置一塊CPU2002（南大傲拓）、一塊RTD輸入模塊2通道（南大傲拓）、觸摸屏7寸（南大傲拓）。 4、系統的軟件設計 由圖 1 可知，染色工藝可以分為幾個曲線段，不同的曲線段對應不同的目的溫度、升降溫時間、保溫時間。對染色過程的溫度控制主要是對染槽升溫、保溫、降溫，結合生產的實際要求又將升溫分為直接升溫到指定溫度和按斜率準確地升溫到指定溫度；同理，降溫也分為直接降溫到指定溫度和根據斜率準確地降溫到指定溫度。因此溫度控制分為五個子程序：直接升溫、按斜率升溫、保溫、直接降溫、按斜率降溫。直接升溫還是斜率升溫、直接降溫還是斜率降溫根據實際需要通<