一种筒子纱染色过程的曲线逼近控制方法

摘要

本发明公开一种筒子纱染色过程的曲线逼近控制方法，在用于控制染色过程的电脑中设定好水位曲线、加料曲线和温度曲线后，程序根据数学模型建立新曲线并将曲线分解成最小化单元，最小化单元数量自动存储到控制电脑的数据库中，控制系统实时根据数据库中的最小化单元数量进行水位、加料和温度控制。通过该方法可有效提高染色的一次付样率和降低染色过程中能源的消耗。

说明书

技术领域

本发明属于纺织印染技术领域，具体涉及一种筒子纱染色过程的曲线逼近控制方法。

背景技术

染色机是印染行业最主要的生产设备，其控制系统主要是对水位曲线、加料曲线、温度曲线等进行控制，这些因素直接影响染色质量。随着印染行业的不断发展，对染色机自控化程度的要求越来越高。

而目前，我国纺织印染行业染色机控制系统中，控制方法单一且自动化程度落后。大部分印染厂还沿袭传统的操作方式，如升/降温控制采用温度调节仪表、入/排水采用浮球液位开关、部分阀门还采用手动阀门需要人工手动开闭。

实际调查发现，传统染色机存在以下问题：采用温度调节仪表等单片机控制系统的扩充性能、稳定性能和可靠性能较差，无法实现染色工艺对温度的需求；浮球式水位开关测量水位时精度低，重现性差、给浴比水洗等控制带来难度；企业中按照每天的产量计算工资，染色操作过程中偷工减料现象严重，产品质量波动较大，一次付样率低；实际生产中一个操作工要同时看护至少两台以上的染缸，在交叉作业往往首尾不能相顾，洗水超时、加料超时等现象时有发生，造成资源浪费；不同的操作工有不同的操作方法，很难做到规范化操作，如加料控制、洗水控制、染色过程的变频器调速控制、浴比控制等，造成了泵速过大冲毛或冲坏纱线，泵速过小染色上色不均；传统染色过程纱线需要全部浸泡在液体中进行染色，耗水量较大。

总体而言，传统控制/操作方式对水、电、汽等资源的浪费较大，且无法严格执行工艺标准，从而达不到纱线着色所要求的质量。

发明内容

基于现有状况，本发明以染色工艺的化学变化为基础进行研究，紧紧围绕水位曲线、加料曲线、温度曲线进行控制，采用了国际最前沿的SETEX染色机控制电脑和PLC提高控制系统的扩充性能、稳定性能和可靠性能，采用智能压差水位计在线连续式水位测量，从而实现浴比的精确计算，全自动染色程序控制减少人为干预，采用在线工艺监控和事件实时记录来避免操作过程中偷工减料现象。从工艺曲线逼近等方面着手提高染色的一次付样率和降低染色过程中能源的消耗。

为达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

一种筒子纱染色过程的曲线逼近控制方法，其特征在于：在用于控制染色过程的电脑中设定好水位曲线、加料曲线和温度曲线后，程序根据数学模型建立新曲线并将曲线分解成最小化单元，最小化单元数量自动存储到控制电脑的数据库中，控制系统实时根据数据库中的最小化单元数量进行水位、加料和温度控制。

所述数学模型的建立方法为：设备根据设定曲线运行，并将运行的实际数据和执行数据按照周期存储到数据库中，数据库存储量为n条，达到数据存储量后，最早的数据依次溢出，确保数据库中的数据为最新，利用数据库中存储的n条数据曲线数据求平均值，建立新曲线。

上述方法中，所述分解成最小化单元即将建模曲线最小化分割。以升温曲线最小化单元为例，升温曲线是通过开启升温阀门来实现，温度曲线的最小化分割即将升温0.05℃开启升温阀门200ms作为温度曲线的最小化单元。

上述方法中，所述最小化单元数量即指多少个最小化单元。继以升温曲线最小化单元数量为例，若升温曲线要求一分钟时间升温2℃，控制系统就必需一分钟时间发送最小化单元量为40个。

染色过程中水位曲线、加料曲线、温度曲线直接影响染色质量和浴比，所以精确的曲线控制势在必行。本发明中，控制系统实时根据数据库中的最小化单元数量进行水位、加料和温度控制，具体控制方法如下所述。

水位控制：主缸水位进水，通过自动开启气动进水碟阀来实现，入水速率通过单位时间发送的最小化单元数量调节，主缸液位由压差液位计（例如附图1中97所示）进行自动检测与控制。当染缸的水位达到设定值时，关闭进水阀门。

加料控制：料缸加料，通过自动开启气动加料阀来实现，加料速率通过单位时间发送的最小化单元数量调节，料缸液位由压力液位计（例如附图1中797或797-1所示）进行自动检测。当料缸液位为0时，关闭进加料阀门。

温度控制：加热通过打开蒸汽开关阀实现，升温速率由单位时间内发送的最小化单元数量进行调节，染液温度由插入式温度传感器（例如附图1中2*PT100 68所示）进行检测，通过检测到的温度计算升温斜率的偏差，通过单位时间内发送的最小化单元数量调节。当直升时，单位时间内发送的最小化单元数量最大；当线性升温时，单位时间内发送的最小化单元数量根据温度信号实时调整。到达目标温度后，蒸汽开关阀自动关闭；降温通过打开冷水开关阀实现，降温速率由由单位时间内发送的最小化单元数量调节，染液温度由插入式温度传感器（例如附图1中2*PT100 68所示）进行检测，通过检测到的温度计算降温斜率的偏差，通过由单位时间内发送的最小化单元数量调节。当直降时，单位时间内发送的最小化单元数量最大；当线性降温时，单位时间内发送的最小化单元数量根据温度信号实时调整。降到目标温度后，冷水开关阀自动关闭。

附图说明

图1是染色机的工艺原理示意图。

图2是实施例1所述的浅色棉纱染色工艺曲线。

图3是加料曲线设定示意图。

图4是存储的实际加料曲线，其中x为加料量数据，y为最小化单元数量数据。

图5是温度曲线设定示意图。

图6是运行过程中的温度曲线，其中红色为设定温度曲线，黄色为实际曲线。

具体实施方法

以下将结合实施例对本发明作进一步说明，但不应将其理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1 一条浅色棉纱染色过程

图2为浅色棉纱染色工艺曲线。此染色过程需要两次升温，加染料、元明粉、助剂、纯碱等各一次，染色温度60℃，保温时间45分钟，40℃到60℃升温斜率为一分钟2℃，染料的定量加料时间为10分钟。

设定加料曲线如附图3所示，主要的曲线设定参数由定量时间和递增斜率来实现设定曲线。其中定量时间参数要求在多少分钟内将料缸加空，递增斜率参数要求斜率的增加量，如果递增斜率为0，即要求直接加料，也就是单位时间内发送最小化单元数量是定值，加料曲线是一条固定斜率的直线。附图4为存储的实际加料曲线，最小化单元数量起始值为100，递增斜率为100。通过记录n条这样的曲线来求出平均值，计算出每一单位时间内发出的最小化单元数量来保证加料按照设定的定量时间和递增斜率来实现逼近设定曲线的目的。此染色工艺中加染料的定量加料时间为10分钟，递增斜率为30%，加料的最小化单元为开加料阀门1秒钟，加料0.375L，第一分钟的最小化单元数量为12，第二分钟的最小化单元数量为15 。确保加料曲线更加逼近设定曲线，从而提高染色过程中上色的均匀性。

设定温度曲线如附图5所示，主要的曲线设定参数由设定温度和升温斜率来实现设定曲线。设定温度为目标温度，升温斜率为单位时间内温度上升值。此染色工艺中40℃到60℃升温斜率为一分钟2℃，温度的最小化单元为升温0.05℃开启升温阀门200ms，计算得知每分钟最小化单元数量为40，确保温度曲线更加逼近设定曲线（见附图6运行过程中的温度曲线），从而提高染色过程中纱线上色率。