S7-1200PLC在染整預(yù)處理堿濃度測(cè)量控制系統(tǒng)中的應(yīng)用探討

甄文虎

（江蘇紅旗印染機(jī)械有限公司，江蘇 無錫214028）

印染行業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支撐行業(yè)，其通過對(duì)紡織品進(jìn)行精細(xì)化加工，以此來提高其附加值。需要指出的是，胚布、原紗通常需要先進(jìn)行染整加工，然后方能實(shí)際使用。所謂染整，從基礎(chǔ)層面來分析，即為一種對(duì)織物、紗線、纖維等組織材料開展諸如化學(xué)處理等操作的工藝過程，其與機(jī)織、紡紗或者針織生產(chǎn)相融合，構(gòu)建了紡織物的整個(gè)生產(chǎn)架構(gòu)。染整質(zhì)量的好壞會(huì)直接影響著紡織品的實(shí)際使用價(jià)值，其中，之所以要進(jìn)行預(yù)處理，主要目的就是將紡織材料當(dāng)中的雜質(zhì)給去除掉，為后續(xù)染色、印花等工作的順利開展提供切實(shí)方便，從而獲得更好的加工效果（又被稱之為練漂）。在練漂時(shí)，堿濃度對(duì)其有著較大影響，因此，嚴(yán)格控制堿液濃度，有助于紡織物使用性能的提升，而且還有利于紡織物檔次及附加值的提高。本文就染整預(yù)處理堿濃度測(cè)量控制系統(tǒng)當(dāng)中S7-1200PLC 的應(yīng)用作一剖析。

1 染整預(yù)處理工藝分析

染整預(yù)處理又被稱之為練漂，主要借助三個(gè)過程來實(shí)現(xiàn)，即漂白、煮練與退漿。（1）退漿。退漿實(shí)為對(duì)織物進(jìn)行煮練前的一種化學(xué)處理，其主要作用就是將原布的漿料去除掉，為后續(xù)煮練、漂白加工等工作提供便利。針對(duì)我國的織物來講，其退漿一般用堿退漿的方法來處理。原因在于此方法能夠合理利用煮練或者絲光后的廢堿液，因而有助于退漿成本的降低。（2）煮練。其主要作用就是將含氮物質(zhì)、蠟狀物質(zhì)、棉籽殼、果膠物質(zhì)等給去除掉，而在此過程中所用的是燒堿。所采用的煮練鍋實(shí)為一種間歇式的煮練設(shè)備，通常比較輕薄，可在退漿之后，利用少件（織物重量的3～4%）、肥皂（0.5～0.75%）、硅酸鈉（0.5%），于特定壓力下（195MPa），循環(huán)煮練3～5 小時(shí)，后用熱水、冷水進(jìn)行清洗。（3）漂白。此操作能夠?qū)⑸?、殘余物質(zhì)給清除掉，使織物白度穩(wěn)定，另外，纖維免遭損壞。需要指出的是，針對(duì)棉織物、棉布來講，其主要采用的漂白劑為氧化劑，比如亞氯酸鈉、次氯酸鈉等；而對(duì)于合成纖維來講，通常還會(huì)用到過醋酸、過硼酸銨等。為了使白度滿足要求，并最大程度減少纖維氧化所造成的損傷，在對(duì)氧化劑進(jìn)行實(shí)際使用時(shí)，需要對(duì)漂液的pH 值、濃度以及漂白時(shí)間、溫度等施加嚴(yán)格控制，從而得到優(yōu)質(zhì)的漂白效果。

2 堿濃度測(cè)量控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)

2.1 硬件配置

2.1.1 選擇堿濃度監(jiān)控裝置控制器

因系統(tǒng)工作環(huán)境比較惡劣（大多在工廠車間），車間設(shè)置有較多的大功率設(shè)備，因而存在著比較嚴(yán)重的干擾，而且溫濕度變化較大，所以，這對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的抗干擾能力、可靠性提出了更高要求，尤其是對(duì)化學(xué)環(huán)境的整體適應(yīng)力。通過對(duì)染整預(yù)處理工藝進(jìn)行深入分析，系統(tǒng)最終將S7-1200PLC 當(dāng)作其控制器，以此實(shí)現(xiàn)任務(wù)的簡單化、高精度化。針對(duì)此PLC 來講，其中融合了PROFINET 接口，而且還選用的模塊化設(shè)計(jì)，在工藝功能上比較強(qiáng)大，許多場合均能適用，可以較好的滿足多種形式的自動(dòng)化需求；此外，還需要指出的是，此控制器能夠比較簡單的接入到西門子工業(yè)以太網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中，因而可以為當(dāng)前投資的長時(shí)間安全提供切實(shí)保障，是一種有著較高集成化程度的控制器。在CPU 上，該系統(tǒng)選用的是1214C 控制器，此PLC 不僅囊括了兩路模擬量輸入，而且還集成了10 路數(shù)字量輸出及14 路24V數(shù)字量輸入，依據(jù)系統(tǒng)控制需求，兩路標(biāo)準(zhǔn)對(duì)信號(hào)的采集、處理進(jìn)行模擬，一路對(duì)信號(hào)輸出進(jìn)行模擬，若將系統(tǒng)余量考慮在內(nèi)，那么可選模擬量模塊SM1234。另外，為了便于操作員操作，可依據(jù)系統(tǒng)實(shí)際需要，進(jìn)行參數(shù)的合理置入與修改，且實(shí)時(shí)性的對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控，而要想達(dá)此要求，需要利用觸摸屏來實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)將西門子觸摸屏KTP600PN 當(dāng)作可視化監(jiān)控裝置，并借助PROFINET 接口（集成于面板上），與S7-1200PLC 進(jìn)行通信。

2.1.2 選擇堿濃度監(jiān)控裝置傳感器

在染整預(yù)處理過程中，需要有比較穩(wěn)定且準(zhǔn)確的燒堿濃度，這樣才能獲取比較好的加工質(zhì)量。與堿濃度檢測(cè)特點(diǎn)相結(jié)合：有著比較高的濃度，一般為180～255g/L，且溶液組分并非單一，通常摻有許多的雜質(zhì)。因此，系統(tǒng)要求傳感器需滿足耐腐蝕、高精度、寬范圍等要求，而且還需能夠長時(shí)間、穩(wěn)定的工作，不需要進(jìn)行維護(hù)；傳統(tǒng)的堿濃度難以滿足此要求。在對(duì)傳感器進(jìn)行實(shí)際選擇時(shí)，需要將傳感器對(duì)需要測(cè)定液體的適應(yīng)性，以及對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)性，都需要考慮在內(nèi)。系統(tǒng)之所以會(huì)選擇處理器一體機(jī)/不帶顯示以及D625L 型傳感器，原因主要有如下方面：（1）高重復(fù)性與高精度。針對(duì)所采用的震動(dòng)管而言，其機(jī)械穩(wěn)定性能比較獨(dú)特，不僅能獲得較高的穩(wěn)定性與精度，而且還具有不錯(cuò)的可重復(fù)性。（2）體積小。其所具有的小尺寸特性，能夠在線安裝儀器，并且在入口位置處，與線之間有較短的距離，因而能確保密度計(jì)所測(cè)定的溫度便是管線溫度。（3）安全特性。由于焊接外殼比較后，因而能減輕敏感測(cè)量元件可能遭受到的外界損傷。（4）便于維修。針對(duì)密度計(jì)所對(duì)應(yīng)的光滑通道而言，由于內(nèi)置有自動(dòng)清洗功能，因此，即便是在一些比較惡劣的環(huán)境中，也能夠自動(dòng)清洗；另外，由于電子模塊封裝比較簡單，因而在現(xiàn)場便能進(jìn)行更換。（5）溫度探頭。在一個(gè)震動(dòng)管元件上固定1 個(gè)兩線制RTD 探頭，而另外1 個(gè)RTD 將變送器放大，提供線性化處理、RTD 電流激勵(lì)等。另外，變送器工作于一個(gè)環(huán)路供電下（≥9V）。

2.2 軟件開發(fā)

針對(duì)S7-1200PLC 用戶程序來講，其選用的是比較先進(jìn)的SIMATICSTEP 7 Basic 軟件，由于此軟件當(dāng)中集成有SIMATICWinCC Basic，因此，用戶可以結(jié)合自身需要，對(duì)整個(gè)工程進(jìn)行簡單、快速化的組態(tài)。因此軟件還設(shè)置有項(xiàng)目視圖、最新用戶接口技術(shù)（主要用作圖形化工程的組態(tài)）、智能拖放功能等，因而能夠?yàn)轫?xiàng)目質(zhì)量的提高，提供切實(shí)保障。（1）開發(fā)組態(tài)監(jiān)控界面。針對(duì)組態(tài)監(jiān)控界面來講，其由多畫面組成，不僅有報(bào)表統(tǒng)計(jì)畫面、參數(shù)設(shè)置畫面、數(shù)據(jù)查詢畫面、登錄界面，而且還有系統(tǒng)報(bào)警界面、趨勢(shì)圖畫面、堿濃度控制主畫面等。如果將整個(gè)操作的安全性考慮在內(nèi)，那么可以為界面專門設(shè)置屏幕保護(hù)程序；而在系統(tǒng)報(bào)警方面，可以設(shè)置聲音來加以提示。（2）開發(fā)控制系統(tǒng)應(yīng)用程序?；谀K化的運(yùn)作思路，可借助梯形圖來開發(fā)用戶程序。針對(duì)該系統(tǒng)的控制程序而言，主要包含如下模塊：濃度校正模塊、自動(dòng)清洗模塊、模擬量數(shù)據(jù)采集與處理模塊以及PID控制模塊等。此種程序設(shè)計(jì)，不僅能增強(qiáng)條理性，而且還便于修改，有著較好的可讀性。

3 結(jié)論

綜上，此系統(tǒng)經(jīng)實(shí)際投運(yùn)得知，在印染這一比較復(fù)雜且惡劣的環(huán)境中，系統(tǒng)表現(xiàn)出較好的抗干擾能力，而且還有著突出的可靠性與穩(wěn)定性。還需要指出的是，通過此系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，無論是在配置濃堿方面，還是在快速檢測(cè)上，均變得更加還簡便與快速；另外，整個(gè)過程不僅更加的自動(dòng)化，而且還消除了人工操作可能造成的誤差，因而較好的保障了產(chǎn)品質(zhì)量；而且生產(chǎn)與管理成本得到有效降低，原堿消耗量得到節(jié)省，大幅提高了印染產(chǎn)品的檔次與質(zhì)量。