间歇式染色集散控制系统的研究.pdf.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流间歇式染色集散控制系统的研究.pdf.doc.精品文档.签 字日 期：学 位 论 文 作者签 名： 谈 金名签 字日 期：间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究本 文 提 出 并 研究开 发的 间歇 式染 色 集散 控制 系 统为 解 决 由于 间歇 式染 色 机 多 机 台 、 小批量的 染 色 加工 特点 而 对 染 色 的 生 产效 率 、 产品 质量和 生 产管 理信息 化 方面带 来的 问 题 提出 了一 种 有 效 的 解 决 方法。 现场联网 测试 表 明 ，研究开 发的 集散 控制 系 统在管 控功 能和 网络通 信方面能

2、够 满足企 业 对 间歇 式染 色 生 产进行 实时 控制 和 网 络化 管 理的 要 求，取 得 了预期的 结 果。间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究 琣 间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究； 疘 籌 间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究第 二章间歇 式染 色 集散 控制 系 统总 体 方案 设 计 间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 总 体 设 计方案 间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 软件 架 构设 计方案 间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 硬件 构成 方案 间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 通 信设 计本 章小结 间歇 式染 色 集散 控制 系 统的

3、 研究第 四章间歇 式染 色 机 控制 器 的 设 计 第 六章总 结 与展 望 间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究第 一 章绪 论纺 织品 的 染 色 是利用 染 料 分 子 与纤维 在一 定 的 加工 条件 下发生 物 理、 化 学 的 变化 使 得纤维 和 染 料 分 子相结 合 ，而 使纺 织品 最终 具 有 一 定牢 度 的 颜 色，它是纺 织品 的 后加工 工 序，对 织物 成 品 色 泽 的 多 样 化 、 改善 产品 质量、 提 高 纺 织品 的 附加价值 起 到关键性的 作用 。 染色 过 程 的 自 动化 主 要 包 括 染 料 自 动称 重 、 自 动加料 、 染

4、 色 机 控制 、 生 产过 程 集中监 视、 能耗 监 控等 各 个 方面的 技 术。织物 染 色 加工 一 般 可 分 为 间歇 式染 色 和 连 续 式染 色 生 产两种 方式。 在连 续 式染 色 加工过 程 中，纺 织品 经由不 同 的 专用 单 元 设 备组 成 的 生 产流水 线加工 转 变为 产品 ，每 个 单 元 设备都 是运 行 在稳 定 的 工 作状态 下完成 一 项规 定 的 染 色 工 序，其生 产输 出 的 产品 是连 续 的 产品 流，适 合 大批量生 产【 。 而 间歇 式染 色 则 是一 种 生 产过 程 可 以 间断，小批量生 产的 生 产加工 方式，它具

5、有 投 资 小、 市场响应快 和 生产管 理的 柔 韧性好 等 特剧 。间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究在现代 纺 织品 中，新型 纤维 纺 织品 的 种 类变化 不 断增 加，同 时 对 常规 纺 织品 的 质量要求也 在不 断提 高 ，使 得 在染 色 厂 中染 色 工 艺 变化 频繁 ，而 间歇 式染 色 方法可 以 较 好 地 适 应这 种 变化 。 无 论 是纺 织品 的 品 种 变化 还 是染 色 的 工 艺 变化 ，间歇 式染 色 设 备一 般 不 需 要 进行 结 构的 改变，只需 要 对 工 艺 参 数进行 适 当 的 调 整 即 可 实施染 色 加工 。 例 如

6、常见的 溢 流染色 机 ，喷 射 染 色 机 、 气 流染 色 机 等 几 乎 适 用 于 绝 大多 数不 同 纤维 、 不 同 织造 方式的 纺 织品 。间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究要 购 买 操 作系 统的 软件 版权，价格 较 为 昂 贵，因此 它在国内 的 实际 应用 很 少 。器 。 总 的 来说，国产的 间歇 式染 色 机 在单 机 控制 水 平上与国外 的 还 是存 在一 定 的 差距 。间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究将 影响到整 个 系 统的 运 行 。 集散 控制 系 统段 ：间歇 式染 色 集散 控制 系

7、统的 研究的 出 现，使 得 撞 愕 目刂 乒 芨嗟 母 秤 柘 殖 潜 恚聪蜃 臚 现场总 线控制 系统的 应用 特性有 所 不 同 ，但是它们 在系 统的 组 成 和 控制 功 能等 方面有 着一 些共 同 的 特点 。一 个 典型 的 集散 控制 系 统主 要 由设 备层、 过 程 控制 层、 集中监 控层、 生 产管 理层四级 结 构组 成 【 ，如 图所 示，各 级 计算 机 之 间通 过 通 信网 络来进行 数据 传输 ，实现集散 控制系 统的 集中管 理和 分 散 控制 功 能。 其中的 过 程 控制 层是连 接监 控网 络和 现场设 备单 元 疧间歇 式染 色 集散 控制 系

8、统的 研究目前国内 外 印 染 行 业 的 发展 以 高 效 、 节 能和 环 保 为 主 题 。 现代 印 染 企 业 除 了应配 置 技术 先 进的 染 整 装 备外 ，还 需 要 将 设 备、 工 艺 、 管 理、 销 售、 物 资 管 理及 相 关部门 通 过 网 络整 合 成 一 个 完整 的 网 络，建立一 个 集中管 理系 统。 这 对 间歇 式染 色 设 备来说尤为 重 要 ，因为 集中管 理不 仅 可 以 更加合 理和 有 效 的 利用 设 备资 源 ，增 加生 产的 经济效 益 ，同 时 也 可 以缓解 人力 资 源 紧缺 的 矛 盾。厂 商 都 提 供了自 己 的 染 色

9、 机 网 络化 控制 系 统，但这 些控制 系 统的 通 信协议是一 个 封 闭的 架平台 下的 间歇 式染 色 机 控制 器 的 应用 软件 ；第 六章： 对 本 文 研究的 总 结 及 展 望。间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究间歇 式染 色 机 工 作原 理概 述图轧 卷染 色 图说明 ： 聿 脊 扩 幅装 置 礚 辊 疾脊 染 槽力 热 器的 直 接因素。 要 顺 利实现染 色 工 艺 ，就 应该明 确染 色 工 艺 过 程 中的 各 步 骤 的 作用 、 应该达间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究速 率 若控制 不 当 ，都 会 对 被染 织物 的 色 光及 匀 染 性

10、产生 影响。 一 般 情 况下，染 色 温 度 高 ，染 料 的 上染 率 和 固 色 率 也 高 ，有 利于 纤维 的 匀 染 和 透 染 ，但染 料 的 直 接性则 往往较 低 ，即使 同 一 类染 料 ，上染 和 固 色 温 度 也 有 差异 。 在染 色 过 程 中升 温 、 降温 速 率 的 快 慢 ，恒 温 的高 低 及 持续 时 间是保 证 和 控制 染 色 工 艺 顺 利执 行 的 一 个 重 要 因素。 目前，在大部分 的 染 色过 程 中，主 要 是控制 染 缸内 染 液温 度 ，使 染 液温 度 按 照 一 条温 度 一 时 间工 艺 曲 线来变化 ，这 条工 艺 曲 线

11、包 含 比例 升 温 、 保 温 、 比例 降温 等 ，中间过 程 有 又 配 料 、 加料 、 进水 、 排水等 工 序。 图所 示是某染 色企 业 的 染 色工 艺 温 度 曲 线实例 。本 文 所 设 计的 间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 底 层设 备运 行 在染 色 车 间，其技 术 性能指 标要 求处 于 过 程 控制 层的 染 色 机 控制 器 应提 供图形化 的 人机 界 面，并 具 有 良 好 的 可 操 作性。间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究 操 作方式： 寸工 业 触摸 屏 图形界 面操 作。数据 到监 控层。 监 控主 机 要 具 有 实现历史 数据 的

12、查 询功 能。本 文 所 研发的 间歇 式染 色 集散 控制 系 统主 要 由智 能传感 模块、 染 色 机 控制 器 、 生 产监控模块和 通 信模 块等 组 成 ，构成 集散 控制 系 统的 生 产管 理层、 过 程 控制 层和 现场执 行 层，如 图所 示。 其中生 产管 理层实现对 染 色 机 的 集中管 理和 监 控，分 布在各 个 生 产工 位 的染 色 机 控制 器 联网 组 成 过 程 控制 层对 各 台 染 色 机 进行 控制 ，由现场的 智 能传感 器 、 智 能执行 器 等 模块联网 组 成 的 现场执 行 层实现对 染 色 现场数据 的 获 取 和 染 色 工 艺 参

13、数的 控制 。间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究图染 色 机 控制 器 软件 结 构图间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 硬件 框 图如 图所 示。 间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 硬件构成 主 要 包 括 三部分 ： 一 是监 控室 微型 计算 机 ，二是染 色机 控制 器 电 脑，三是数据 采 集模 块和 执 行 模块。 考 虑到系 统开 发周期，开 发成 本 等 ，监 控室 采 用 联想 的 工 业控制 计算 机 ，染 色 机 控制 器 的 硬件 系 统采 用 广州 微嵌公司 生 产的 工

14、 业 平板 电 脑，数据 采 集模块采 用 本 文 中的 智 能温 度 传感 模块。间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究为 了有 效 地 在工 业 环 境 下实现间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 集中管 理、 分 散 控制 的 功间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究第 三章间歇 式染 色 集散 控制 系 统智 能传感 模块设 计在间歇 式染 色 集散 控制 系 统中，为 了更好 地 控制 染 色 过 程 的 各 个 工 艺 参 数，需 要 实时图非 集成 化 智 能传感 器 结 构框 图间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究砗 蟮 男 藕 磐 齊 与上位 机 进行 通 信。

15、耦 合 隔离 器图智 能温 度 传感 器 构成 框 图间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究为 了保 证 智 能传感 模块在工 业 控制 上的 实用 性和 可 扩 展 性，并 综 合 考 虑微处 理器 的 成霞闪 纳链 娉绦 虼 娲 骱的 存 储 器 ；间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究级 运 算 放 大电 路 的 结 构，放 大倍 数为 倍 。图温 度 信号调 理的 放 大电 路间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究一 挚搿 海 弧鰋一 埘 一 州 ，酢 眏古 ”曼 量璺 璺 卿一； 。 觯。 ； 畕本 文 设 计的 智 能温 度 传感 模 块的 测温 范 围 为 ，有 效

16、精度 位 ，最小分 辨 率 为间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究芯 片来完成 缙 降絉 电 平的 转 换。 该芯 片采 用 半 双 工 的 通 信模 式，最高 传输 速间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究端相 连 ； 和 分 别为 接受 器 和 驱 动器 的 使 能端，当 为低 ，有 效 ，为 高 ，为 高 阻状态 ； 如 果 为 高 ，则 驱 动器 输 出 虰 有 效 ； 如果 为 低 ，虰 成 高 阻状态 ，如 果 驱 动器 输 出 有 效 ，器 件 作为 驱 动器 使 用 ； 如 果 驱 动器 输 出 为 高 阻状态 ，则 作为 线接收 器 使 用 。 7 聪嘟 邮掌 魇淙

17、 牒头聪嗲魇涑 觯 籅为同 相接收 器 输 入和 同 相驱 动器 输 出 。间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究 木 串 口 发送数据 函数木 猄 ，间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究本 设 计利用 系 统时 钟进行 分 频作为 计时 周期，当 采 集模 块接收 到上位 机 发来的 采 集命致 。 然 后将 采 集模 块通 过 猂和 电 脑的 对 应的 串 口 相 连 ，然 后向 串 口 发送采 集染 色 机 控制 器 是应用 于 染 色 车 间，除 了控制 器 必须 满足工 业 级 的 设 计外

18、 ，在嵌入式系 在的 上的 响应时 间为 一 ，可 满间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究诤 诵阅 芴 嵘 芰 胍 郧 暗 陌 姹鞠啾龋 琖对 的 内 核 进行 了重 写 ，作系 统的 人机 界 面【 馐沟靡郧 懊挥薪哟 齏 它的 环 境 ，也 便 于 开 发图文 并 茂 的 应用 程 序。魑 獁 平台 开 发工 具 的 一 个 插 件 。 使 得本 文 的 染 色 机 控制 器 应用 软件 的 开 发平台 采 用 开 发平台 还 提 供了强大的 可 视化 用 户 界 面设间歇 式染 色集散 控制 系 统的 研究外 部组 件的 小型 数据 库 ，由于 它简 单易 学 、 体 积 小、 移

19、植 方便 ，非 常适 合 于 嵌入式系 引 】 ，用 户 数据 表 包 括 了用 户 登 录 表 虐啾啻 稳 嗽 北 。软件 所 设 计的 表 结 构如 图和 图所 示。口匪乔赢习里登 豪 俭 皿 盟 垫鏊 塑 竺 塑 閕 鱼垫璺 竺回口间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究餐篙狾狾图生 产单 任务 表 糍 ； 燃 姆； 黛的 生 产工 序编号、 回 修 次 数、 命 令编号、 命 令名称 、 运 行 方式、 运 行 参 数等 。 表 结 构生 产历史 数据 表 是将 每 次 采 集到的 实时 数据 ，机 器 状态 等 信息 保 存 下来，以 便 帮 助工团口团团口团口图染 色 机 指 令

20、参 数表 猟 间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究避妥静 占罱鲤也 盒 毯 直釜 量軧 壁 巡 縧攥 袅 墒 号盐筮 塑 退 躨 业参 畚皋裙 霴 拽 杼 或 者尽上壤 墓 ，染短垒 煎墨 巡 迅壁 鲢 幽 亚 生巍 学 或 者目标 鞴规染盎 查叁盏盏蛰圣 硝籩 嗄 孟 锫尘痢 略 撂 笕迦盎 垒 羹 空曼 园 艻珞 韏 皂燕 垒 羲生 曼 墨 丛 剑 虹 三 赴参圭羹 蠡 釜 墨 塑 塑 璺 型 亟 玉馈 号间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究图 甆 访问 程 序的 关系 图间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究用 于 存 储 、 、 和 命 令的 类，用 于 数据 库 事

21、务 ，包 装 在一 个 对 象 中及 其参 数，可 以 根据 最新的 工 艺 参 数来调 整 生 产步 骤 ，修 改相 应的 工 艺 参 数等 。 染 色 机 控间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究图染 色 机 控制 器 软件 设 计流程 图用 户 登 录 页面是用 来校 验 用 户 身份和 生 产权限 。 此页面是软件 运 行 后的 第 一 个 页面，由于 生 产过 程 中每 位 生 产者的 生 产任务 可 能不 同 ，所 以 为 了高 效 的 管 理用 户 生 产情 况，防止 生 产者之 间代 工 等 情 况，此 用 户 名和 密码 由生 产管 理层统一 管 理，在用 户 生 产前通

22、 过 网络将 用 户 名密码 写 入本 地 数据 库 ，然 后告 知即 将 生 产的 用 户 。 在用 户 登 录 过 程 中，页面后台 另一 个 线程 初始化 串 口 和 网 络连 接，如 果 串 口 或 者网 络连 接有 故障，用 户 在生 产前可 以间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究生 产作业 主 界 面主 要 用 来显示当 前正 在生 产的 生 产单 信息 ，包 括 生 产单 的 工 艺 步 骤 、间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究此 页面是在获 得 一 定 权限 之 后才 能执 行 的 操 作，在此 页面可 以 完成 染 色

23、工 艺 步 骤 顺 序间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究本 章较 为 详细的 说明 染 色 机 控制 器 应用 软件 的 开 发过 程 。 首 先 介 绍了染 色 机 控制 器 应间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究第 五章集散 控制 系 统的 通 信及 性能的 测试信，在现场执 行 层和 与生 产过 程 控制 层之 间采 用 了基 于 行 通 信。 以 下就 将对 这 两种 通 信方式进行 详细的 说明 。牛 产管 理层间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究当 服 务 器 对 网 络端口 进行 侦 听 后，染 色 机 控制 器 通 过 实例 化 甋 命 名间歇 式染 色集散

24、 控制 系 统的 研究各 个 符号的 含 义如 表 所示：的 一 个 字符串 。生 产管 理层处 理接受 数据 ： 生 产管 理层在收 到染 色 机 控制 器 发送来的 数据 后，先 将 接间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究琩 ； 端口 号，数据间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究眏口 卜唾臻 黻 。奠 鼻 、 纂，黼 鞠嘲妻、 八 ；羔间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究图染 色机 控制 器 数据 采 集图以 染 色 过 程 中温 度 控制 性能的 测试 为 例 ，测试 结 果 表 明 ，处 于 过 程 控制 层的 染 色 机 控间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究

25、间歇 式染 色集散 控制 系 统的 研究第 六章总 结 与展 望本 文 论 述 了间歇 式染 色 机 控制 器 和 集散 控制 系 统的 发展 历程 和 现状，分 析 了染 色 加工的 工 艺 要 求和 实现间歇 式染 色 集散 控制 的 技 术 条件 ，提 出 了一 种 将 间歇 式染 色 机 集中管 理和 染 色 工 艺 参 数分 散 控制 相 结 合 的 染 色 集散 控制 系 统技 术 方案 并 完成 了该系 统的 设 计和测试 。 所 设 计的 系 统的 生 产管 理层实现对 染 色 机 的 集中管 理和 监 控，分 布在各 个 生 产工 位的 染 色 机 控制 器 联网 组 成 过

26、 程 控制 层对 各 台 染 色 机 进行 控制 ，由现场的 智 能传感 器 、 智 能执 行 器 等 模块联网 组 成 的 现场执 行 层实现对 染 色 现场数据 的 获 取 和 染 色 工 艺 参 数的 控制 。本 文 已经完成 的 工 作主 要 包 括 以 下内 容 ：件 进行 了详细的 分 析 与设 计。訵 间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究瓼 砍 氯 氽 撸 澜 缬 竟 导捌 浞 骨 魇芠 染 料 工 业 ，瓹 ，间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究【 醭 薨 玻 植 际 娇 刂 葡低 设 计与应用 实例 】 北 京： 电 子 工 业 出 版社 ， 渴 剩 跷 慕 远 潜 碛 牍 炭 刂 芠 北 京： 电 子 工 业 出 版社 ，【 合 璺 桑诟 呈 盤 网 的 高 温 高 压 筒 子 纱染 色 机 控制 方法研究】 广州 ： 华南 理工间歇 式染 色 集散 控制 系 统的 研究瓹 【 探 埽 谛 ”韧 沧 由慈旧 痰 膒悼 刂 品 椒 芯 縖 广州 ： 华南 理工 大学 ，