纤维改性介质流程模拟与控制系统设计

摘要

棉麻纤维液氨改性处理技术，是近年来才发展起来的一种用于棉麻等天然纤维织物后处理的新加工工艺，通过液氨改性处理后的纱线，部分纤维素晶形发生改变，由纤维素Ⅰ形变成纤维素Ⅲ形，使织物匀染性好，光泽柔和，抗皱防缩，富有弹性，拉伸强度和撕破强度也有很大的提升，显著提高了产品的质量和档次，具有显著的经济和社会效益。发达国家多采用连续式改性设备，进行大批量面料处理，但是整个系统一次性投入大，且不适应未来小批量、多品种、高质量的生产方式。我国根据实际情况多采用间歇性改性设备，主要对散纤维、纱线、成衣等进行改性处理。
　　本文主要以我国广泛使用的间歇式改性设备为背景，由于改性工艺复杂，改性介质气液两相变化频繁，可参考资料比较少，所以运用流程模拟软件对纤维改性工艺流程的关键节点进行模拟与分析，确定关键的改性工艺及设备状态参数，并根据获得的工艺参数完成相应的控制系统硬件及软件设计，实现了整个纤维改性过程的高度自动化。主要工作如下:
　　(1)了解纤维改性工艺流程，根据纤维改性工艺特点及改性介质循环流程，对改性过程中的关键节点如液氨储罐紧急放空系统、压缩机系统、冷凝器系统等进行动态流程模拟，根据得到的数据对设计的部分系统进行校核，为控制系统提供控制参数，为纤维改性系统关键设备选型提供依据。
　　(2)根据纤维改性工艺流程及控制要求，对控制系统的硬件部分进行设计。该控制系统硬件部分由工控机、PLC、远程智能模块、现场机械及电气设备等组成，并完成相应电气系统的设计及控制柜的布线。
　　(3)根据纤维改性工艺流程及控制要求，对控制系统软件部分进行设计。主要包括控制程序整体设计，模块化PLC控制程序编写，基于工业以太网的上下位机通讯程序编写。
　　(4)根据系统监控要求，使用Kingview组态软件开发了上位机监控系统，实现了改性过程与设备状态的监控，具有控制模式选择、系统参数设定、系统远程控制等功能。
　　本论文所设计的控制系统通过不断的改进与完善，满足纤维改性系统要求，已投入试生产，总体运行平稳，将带来巨大的经济效益和社会效益。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 国内外液氨整理发展状况

1．3 流程模拟简介

1．4 主要研究内容

第2章 纤维改性系统流程模拟

2．1 纤维改性工艺分析

2．1．1 纤维改性工艺流程

2．1．2 纤维改性介质循环流程

2．2 流程模拟系统设计及实现

2．2．1 流程模拟软件简介及总体设计

2．2．2 流程节点1储罐紧急放空系统模拟

2．2．3 流程节点2压缩机系统模拟

2．2．4 流程节点3冷凝器系统模拟

2．2．5 流程节点4氨气分离系统模拟

2．2．6 流程节点5泵和管路系统模拟

2．3 本章小结

第3章 控制系统硬件方案设计

3．1 控制系统要求及总体设计方案

3．1．1 控制系统要求

3．1．2 控制系统总体设计

3．2 控制系统硬件配置

3．2．1 工控机

3．2．2 PLC选型及配置

3．2．3 传感器

3．2．4 智能A／D模块

3．2．5 执行器件

3．2．6 电控柜及周边设备

3．3 电气系统设计

3．4 PLC系统抗干扰措施

3．5 本章小结

第4章 控制系统软件方案设计

4．1 控制系统PLC程序设计

4．1．1 PLC控制程序设计原则

4．1．2 PLC编程语言与开发环境

4．1．3 控制系统主程序设计

4．1．4 控制系统子程序设计

4．2 控制系统数据通信设计

4．2．1 通信协议简介

4．2．2 系统通信总体结构设计

4．2．3 数据通讯主程序设计

4．2．4 通讯可靠性设计

4．3 本章小结

第5章 上位监控设计

5．1 组态设计简介

5．2 界面开发的功能和要求

5．3 上位监控界面设计

5．4 本章小结

第6章 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文