染色工艺控制器设计

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1、染色工艺自动控制设计纺织工业中，染色工艺过程是纺织品上色的一个重耍生产工序。染色工艺要求在不同的升温，降温过程中，严格按照一定的升温速率或降温速率来进行。而II不同染料，不同的纺织品，所要求的温度变化曲线也不同。对于这种多段给定的控制问题,采用常规屯子式模拟PID控制难以实现自动程序给定。针对这类工艺过程，过去采用机械式程序给定器，用凸轮型线产生随时间变化的给定值。但这种给定方法有两个缺点：一是实现的工艺时间长短要受限制，因为要增长工艺时间，就要加长凸轮的周长,使仪表体积增大；二是工艺曲线变化时，必需重新制作凸轮型线，实现较困难

2、。这对于工艺多样性，特别是投试新工艺，显然是不适用的。也有采用电接触信号的碳膜纸给定器來实现程序给定控制。由于电接触不良和易磨损，工作可靠性差•精度低，而且也难丁灵活改变工艺曲线。上述这两种还存在一个共同的缺点，当在加热升温和冷却降温过程切换时，控制器的输出信号无法自动改变正.反作用方向，从而难以实现加热•冷水调节阀的自动切换。因此在使用上述控制器时，往往只控制加热升温过程,而在冷却降温过程中，控制系统处于开环状态，需人工手动操作，使用很不方便。因此，长期以來，我国绝人部分染色工艺过程都采用人工手动操作，显然，这很难保证工艺所要

3、求的严格升.降温变化速率，影响产品的质量和产量，而且染色工艺车间温度高.湿度大，操作人员的劳动条件也十分恶劣。针对染色工艺过程的特点和要求，研制了功能强.精度高•体积小.价格低.使用灵活方便•可实现温度实时程序给定的口J编程数字控制器。该控制器配以相应的自动检测仪表和执行机构，组成染色工艺过程的微计算机控制系统，实现染色温度程序自动控制和数字处理，可减少染色的色差.缸差.批次差，为染色工艺生产的规范化.标准化创造了条件。1.2染色工艺及控制要求染色工艺是一个复杂的物理化学过程。染色工艺的目的是，要使整批纺织品具用一定的坚固色泽。

4、这个工艺质量除受染料本身直接影响外，还取决于染色过程的温度变化速率。染色工艺过程的温度程序给定从开始温度开始，分成升温.保温•降温等几个连续阶段。升温过程采用蒸汽直接加热；降温阶段采用冷却水只直接冷却。冷却水和加热蒸汽都是通过不同的调节阀来进行控制的。在加热和冷却两个过程中，要求在规定时间内严格控制温度变化速率。图1.1表示羊毛染色过程中采用酸性媒介染料时的程序给定温度曲线。当温度达到起始值后恒温20分钟，在这段时间内定时加入染料.助染剂等，如图中的1〜4点，采用开关控制方式。然后开始加热升温，在不同时段，升温速率依次为：K1=

5、2°C/min.K2=1.4°C/min.K3=1°C/min.K4=2°C/min。升温不能太快，否则容易染花。特别是在70~90度的上染阶段，一定要严格保证升温速率，要求动态偏差在+/・1度范围之内。温度上升到100度时，染液达到沸腾状态，此时需控制蒸汽调剂阀，使染液既保持沸腾状态而又不冒液，持续40分钟以后再把它关闭，并开启电磁阀，放去三分之一染液。然后控制冷水阀，使温度以4°C/min的速率降温至80度，校正浴比，加入红矶液等，即图1.1中开关量5~6。恒温5分钟后，再次控制蒸汽调节阀,以2°C/min的升温速率，使温度

6、再次上升到100度，达到沸腾状态，持续50分钟,关闭蒸汽调节阀，控制冷水调节阀，再以7°C/min的速率降温，溢水漂洗，使染液温度冷却至35度，染色过程完毕。全过程约为200分钟。对于不同织物材料染色工艺过程，在不同时段耍求严格的升降速率，原因是酸性媒介染料机理是一个缓慢的化合过程。染料的全过程大致分为二个阶段：第一个阶段为染色阶段，染料在酸性染浴中，被纤维吸收，进入纤维。此时需要染料保持合适的上染率和沸染吋间，以达到匀染效果，即图1」中A-B-C段，第二个阶段为媒染阶段，染料与三价鎔反应，生成铭络合物，使羊毛纤维内生成的染料分

7、子增大，以提高染色牢度，染料的发色基团，参与鎔合反应。此时要冇一定的媒染剂的升温速率和沸煮吋间，以便充分发色，即图1」中的E-F-G段。56FG图1・1程序给定温度曲线所以，在染色•媒介剂的选择，染浴的PH值等诸因索都得到保证的条件下,染色温度和上染时间，对羊毛染色的影响是至关重要的。它们直接影响染料的上染率。根据资料所提供的关于不同染料的上染曲线，由曲线分析得到：上染率和温度.时间有着严格的对应关系。图1・2的a.b.c.d分别表示在酸性媒介下黄.兰.红.灰四种原色的上染曲线.由图1.2可见，温度不同，染料上染率不同，上染阶段

8、要求严格控制升温速率（升温速率随染料种类不同而异，一般在0.75〜2°C/min）以保证上染率，不致染花。图1.2上染曲线406080100100(°C)02040608()100(min)1.深黄GG020406080100(min)2.宝蓝B3.红SW4.灰