PLC在間歇式染色機溫度控制系統的應用
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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過中控機設定，而后由現場控制器PLC 的主程序調用相應子程序。由于間歇式染色機的染缸體積較大，加熱管道與冷水管道相對較小，造成比較大的溫度慣性，一般可將其認為是一種具有純滯后大慣性的被控對象，因而在升/降溫段采用趨勢判斷補償法，如果是升溫，則在溫度到達T 目標溫度-△Ti 時停止升溫；若是降溫，則在溫度到達T 目標溫度+△Tj 時，停止降溫，其中△Ti、△Tj 為補償溫度。由于溫度控制的程序都在現場控制器PLC中，但是染色工藝參數是從中控機下傳給PLC的，因而在PLC 的主程序中，需要根據接收到的來自中控機的數據進行判別，再執行相應的子程序。在下傳的數據中包括目標溫度、斜率、保溫時間等，因而PLC 可以根據這些數值判斷升溫、保溫、還是降溫。但是判斷升溫、降溫、保溫，光憑目標溫度、斜率、保溫時間不能得到精確的判斷，因而使用前一曲線段的目標溫度輔助進行判斷。由下面溫度控制判斷表1 表示。（說明：T＊為本曲線段的目標溫度，T＊′為前一曲線段的目標溫度）
表1 溫度控制判斷表
根據表1，PLC 可以進行染色過程的溫度控制。
下面以斜率降溫為例，說明 PLC 的溫控過程。首先在主程序中判斷當前目標溫度是否小于上一步目標溫度，再判斷斜率不等于零，若滿足這兩個條件，就按照指定斜率降溫。在斜率降溫時，將降溫段曲線按時間分成若干個相等的小間隔，對每一小間隔計算出相應的溫度作為這
一小段的溫度給定值，因而工藝曲線的降溫段可以用階梯性表示，如圖3 所示，又因為染機的大慣性，因而降溫曲線段可由圖4 表示。只要每一間隔的時間足夠小，則計算的每一間隔的溫度給定值與理想值的偏差就可忽略。本系統采用采樣時間將降溫段曲線分成相
兩次目標溫度比較斜率K 保溫時間t 當前動作圖示
K≠0 t="0" 按斜率升溫
T＊-T＊′>0 K≠0 t≠0 按斜率升溫后保溫
K=0 t="0" 直接升溫
K=0 t≠0 直接升溫后保溫
K≠0 t="0" ERROR
T＊-T＊′=0 K≠0 t≠0 保溫
K=0 t="0" ERROR
K=0 t≠0 保溫
K≠0 t="0" 按斜率降溫
T＊-T＊′0 K≠0 t≠0 按斜率降溫后保溫
K=0 t="0" 直接降溫
K=0 t≠0 直接降溫后保溫
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