專利名稱：一種織物印染汽蒸裝置及其汽蒸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及織物印染技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種織物印染汽蒸裝置及其汽蒸方法。
背景技術(shù)：
汽蒸是紡織印染工藝的重要環(huán)節(jié)，在印染前處理、染色、印花、后整理等主要環(huán)節(jié)都需要采用。其目的是使染色、印花織物完成纖維和色漿的吸濕與升溫，促使色漿中的染料向纖維相轉(zhuǎn)移，蒸化過程中將完成染料的化學反應(yīng)、染料對織物的上染、擴散和固著。因此印染通用汽蒸設(shè)備的智能控制與工藝優(yōu)化，將對加工織物的得色率，上染染料色澤鮮艷度及花型輪廓的清晰度，起著關(guān)鍵性的作用。汽蒸過程在實際應(yīng)用中存在諸多難題第一，汽蒸設(shè)備智能化控制水平低，難以控制汽蒸的溫度、濕度，一方面造成織物加工質(zhì)量的難以控制，另一方面存在耗能大，有較大的節(jié)能及自動化改造空間；第二，對汽蒸工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)置不到位，由汽蒸造成的織物加工病疵，主要表現(xiàn)為顏色指標的病疵，將難以修復。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種智能控制汽蒸溫度、濕度，從而解決汽蒸在織物染色、印花加工中造成的色差病疵等問題的織物印染汽蒸裝置及其汽蒸方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種織物印染汽蒸裝置，包括汽蒸箱、軋車、導布輥、卷布輥、通過傳動機構(gòu)控制卷布輥的電機，所述的汽蒸箱上設(shè)有入布口和出布口，所述的汽蒸箱的箱壁上設(shè)有熱風入口和蒸汽入口，所述的熱風入口與接有熱風源的熱風管道相連通，所述的蒸汽入口與接有蒸汽源的蒸汽管道相連通。所述的熱風管道和蒸汽管道上分別設(shè)有電磁閥。所述的熱風入口和蒸汽入口分別設(shè)有噴口。所述的汽蒸箱內(nèi)設(shè)有溫度傳感器。所述的汽蒸箱的出布口處設(shè)有布速傳感器，所述的布速傳感器采用光電傳感器。所述的汽蒸箱上設(shè)有排氣口，排氣口處設(shè)有排氣風扇和濕度傳感器。所述的溫度傳感器、布速傳感器和濕度傳感器分別與PLC控制器的輸入端相連接，所述的PLC控制器的輸出端分別與所述的電機、排氣風扇以及電磁閥相連接。一種織物印染汽蒸裝置的汽蒸方法，所述的方法包括以下步驟a)織物布經(jīng)過軋車由汽蒸箱入布口進入箱體內(nèi)部，織物布在導布輥引導下運行， 箱底熱風入口進入的干熱空氣和蒸汽入口進入的飽和蒸汽混合，產(chǎn)生的高溫蒸汽對織物進行汽蒸，并對汽蒸箱內(nèi)溫、濕度進行控制；b)布速傳感器將采集到的布速信號傳送到PLC控制器，PLC控制器執(zhí)行布速控制程序，將實際布速與工藝設(shè)定值進行比較，并計算控制輸出量；PLC控制器輸出控制指令， 經(jīng)光電隔離器并進行功率放大，傳給控制電機，增大或減小電機轉(zhuǎn)速，進而在傳動機構(gòu)帶動下改變卷布輥轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對布速的控制；
c)完成汽蒸的織物布在卷布輥的轉(zhuǎn)動下，經(jīng)由汽蒸箱出布口帶出。所述的a步驟中對汽蒸箱內(nèi)溫、濕度進行控制方法包括以下步驟d)溫度傳感器和濕度傳感器實時檢測汽蒸箱內(nèi)的溫度和濕度，并將數(shù)據(jù)傳送給 PLC控制器，PLC控制器將采樣值與當前工藝設(shè)定溫濕度值進行比較計算，進而執(zhí)行溫濕度解耦控制程序；e)當實時采樣溫度低于工藝設(shè)定溫度值時，PLC控制器輸出指令控制熱風管道上的電磁閥開度，調(diào)節(jié)進入汽蒸箱的干熱空氣流量，實現(xiàn)升溫控制；f)當實時采樣濕度低于工藝設(shè)定濕度值時，PLC控制器輸出指令控制蒸汽管道上的電磁閥開度，調(diào)節(jié)進入汽蒸箱的蒸汽流量，實現(xiàn)增濕控制；g)當實時采樣溫、濕度值高于工藝設(shè)定溫濕度值時，PLC輸出指令打開排氣風扇， 加快廢氣排放速度，實現(xiàn)降溫除濕效果。所述的e步驟中升溫控制的控制步驟為，溫度控制回路的主控制器采用分段模糊 PID控制方法，在快速升溫階段采用傳統(tǒng)PID方法對溫度進行控制，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，當溫度接近設(shè)定工藝溫度時，加入模糊控制方法，通過前饋回路對溫度控制器進行補償，主控制器與補償控制器輸出的控制量之和共同作用在溫控對象上；所述的f步驟中增濕控制的控制步驟為，濕度控制回路的主控制器同樣采用分段模糊PID控制方法，在增濕階段采用傳統(tǒng)PID方法，接近設(shè)定工藝濕度時，模糊控制器介入工作，同樣通過前饋回路對濕度控制器進行補償，主控制器與補償控制器輸出的控制量之和共同作用在濕度控制對象上。本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)和方法，具有以下優(yōu)點1、建立汽蒸機智能控制系統(tǒng)模型，針對汽蒸系統(tǒng)的耦合、滯后時延特性，對系統(tǒng)進行解耦與智能控制算法研究，并將該控制方法應(yīng)用于汽蒸設(shè)備的自動化改造，改變傳統(tǒng)汽蒸機的“粗放型”操作現(xiàn)狀，實現(xiàn)汽蒸工藝參數(shù)在線檢測及智能控制；2、解決汽蒸在織物染色、印花加工中造成的色差病疵等問題，優(yōu)化工藝過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量和擋次，達到節(jié)能降耗目的，提高生產(chǎn)效率；3、本發(fā)明方法采用解耦控制，分別對溫度和濕度控制回路進行補償，可同時對溫度和濕度兩個強耦合參數(shù)進行自動控制；4、本發(fā)明方法采用模糊PID控制，利用模糊控制算法在線調(diào)整PID控制器的參數(shù)， 克服系統(tǒng)工作中的各種干擾和不確定因素，確保被控工藝參數(shù)的精確性和穩(wěn)定性。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明；圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的邏輯結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本發(fā)明中汽蒸箱內(nèi)溫度、濕度控制邏輯結(jié)構(gòu)框圖；在圖1 圖2中，1、汽蒸箱；2、軋車；3、導布輥；4、卷布輥；5、傳動機構(gòu)；6、電機； 7、入布口 ；8、出布口 ；9、熱風入口 ； 10、蒸汽入口 ； 11、熱風源；12、熱風管道；13、蒸汽源； 14、蒸汽管道；15、電磁閥；16、溫度傳感器；17、布速傳感器；18、排氣口 ；19、排氣風扇；20、 濕度傳感器。
具體實施方式
如圖1 圖2所示一種織物印染汽蒸裝置，包括汽蒸箱1、軋車2、導布輥3、卷布輥 4、通過傳動機構(gòu)5控制卷布輥4的電機6，汽蒸箱1上設(shè)有入布口 7和出布口 8，汽蒸箱1 的箱壁上設(shè)有熱風入口 9和蒸汽入口 10，熱風入口 9與接有熱風源11的熱風管道12相連通，蒸汽入口 10與接有蒸汽源13的蒸汽管道14相連通。熱風管道12和蒸汽管道14上分別設(shè)有電磁閥15。熱風入口 9和蒸汽入口 10分別設(shè)有噴口。汽蒸箱1內(nèi)設(shè)有溫度傳感器 16。汽蒸箱1的出布口 8處設(shè)有布速傳感器17，所述的布速傳感器17采用光電傳感器。汽蒸箱1上設(shè)有排氣口 18，排氣口 18處設(shè)有排氣風扇19和濕度傳感器20。溫度傳感器16、 布速傳感器17和濕度傳感器20分別與PLC控制器的輸入端相連接，所述的PLC控制器的輸出端分別與所述的電機6、排氣風扇19以及電磁閥15相連接。卷布輥由控制電機6通過傳動機構(gòu)5帶動，進而控制汽蒸箱1內(nèi)布速，實際布速由布速傳感器17測量；熱風源11產(chǎn)生干熱空氣，經(jīng)熱風管道12上的電磁閥15調(diào)節(jié)流量后輸入汽蒸箱1，起升溫作用，箱內(nèi)溫度由溫度傳感器16測量；蒸汽源13產(chǎn)生蒸汽，經(jīng)蒸汽管道 14上的電磁閥15調(diào)節(jié)流量后輸入箱內(nèi)，調(diào)節(jié)濕度，環(huán)境濕度由排氣口 18附近的濕度傳感器 20測量；排氣風扇19可加快廢氣的排放速度，起降溫和除濕的作用。一種織物印染汽蒸裝置的汽蒸方法，方法包括以下步驟a)織物布經(jīng)過軋車由汽蒸箱入布口進入箱體內(nèi)部，織物布在導布輥引導下運行， 箱底熱風入口進入的干熱空氣和蒸汽入口進入的飽和蒸汽混合，產(chǎn)生的高溫蒸汽對織物進行汽蒸，并對汽蒸箱內(nèi)溫、濕度進行控制；b)布速傳感器將采集到的布速信號傳送到PLC控制器，PLC控制器執(zhí)行布速控制程序，將實際布速與工藝設(shè)定值進行比較，并計算控制輸出量；PLC控制器輸出控制指令， 經(jīng)光電隔離器并進行功率放大，傳給控制電機，增大或減小電機轉(zhuǎn)速，進而在傳動機構(gòu)帶動下改變卷布輥轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對布速的控制；同時根據(jù)采集得到的布速控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)，運行模糊控制程序在線調(diào)整布速PID控制器的參數(shù)，(PID模糊控制為模糊比例-積分-微分控制)， 保證布速在多種不確定性因素影響下的穩(wěn)定性；c)完成汽蒸的織物布在卷布輥的轉(zhuǎn)動下，經(jīng)由汽蒸箱出布口帶出。a步驟中對汽蒸箱內(nèi)溫、濕度進行控制方法包括以下步驟d)溫度傳感器和濕度傳感器實時檢測汽蒸箱內(nèi)的溫度和濕度，并將數(shù)據(jù)傳送給 PLC控制器，PLC控制器將采樣值與當前工藝設(shè)定溫濕度值進行比較計算，進而執(zhí)行溫濕度解耦控制程序；e)當實時采樣溫度低于工藝設(shè)定溫度值時，PLC控制器輸出指令控制熱風管道上的電磁閥開度，調(diào)節(jié)進入汽蒸箱的干熱空氣流量，實現(xiàn)升溫控制；f)當實時采樣濕度低于工藝設(shè)定濕度值時，PLC控制器輸出指令控制蒸汽管道上的電磁閥開度，調(diào)節(jié)進入汽蒸箱的蒸汽流量，實現(xiàn)增濕控制；g)當實時采樣溫、濕度值高于工藝設(shè)定溫濕度值時，PLC輸出指令打開排氣風扇， 加快廢氣排放速度，實現(xiàn)降溫除濕效果。如圖3所示整個控制系統(tǒng)分為溫度控制回路和濕度控制回路兩部分，同時為解決溫度和濕度之間的耦合關(guān)系，設(shè)計了溫濕度解耦控制器，分別對溫度和濕度回路進行補償。e步驟中升溫控制的控制步驟為，溫度控制回路的主控制器采用分段模糊PID控制方法，在快速升溫階段采用傳統(tǒng)PID方法對溫度進行控制，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，當溫度接
6近設(shè)定工藝溫度時，加入模糊控制方法，對PID控制器參數(shù)在線調(diào)整，提高溫度控制精度和穩(wěn)定性；調(diào)節(jié)濕度輸入的蒸汽會對汽蒸箱溫度帶來影響，根據(jù)熱力學方法建模得到蒸汽與溫度變化之間的關(guān)系，通過前饋回路對溫度控制器進行補償，主控制器與補償控制器輸出的控制量之和共同作用在溫控對象上；f步驟中增濕控制的控制步驟為，濕度控制回路的主控制器同樣采用分段模糊 PID控制方法，在增濕階段采用傳統(tǒng)PID方法，接近設(shè)定工藝濕度時，模糊控制器介入工作， 調(diào)節(jié)溫度輸入的干熱空氣也會對汽蒸箱濕度帶來影響，根據(jù)建模方法得到干熱空氣與濕度變化之間的關(guān)系。同樣通過前饋回路對濕度控制器進行補償，主控制器與補償控制器輸出的控制量之和共同作用在濕度控制對象上。布速由控制電機通過傳動機構(gòu)帶動卷布輥進行控制。卷布輥在轉(zhuǎn)動的同時其內(nèi)徑也在不斷的改變，這導致電機轉(zhuǎn)速與實際布速之間存在非線性關(guān)系，同時卷布輥帶動的織物重量也是時變的，所以布速控制對象具有時變、非線性的特點，傳統(tǒng)的PID方法控制效果不理想。本方法采用模糊PID控制，利用模糊控制器對三個重要的PID參數(shù)進行在線整定， 克服各種不確定因素對控制系統(tǒng)的影響，確保布速的精確控制和穩(wěn)定性。布速模糊PID控制器在PLC中通過軟件編程實現(xiàn)?，F(xiàn)有汽蒸箱主要對箱內(nèi)溫度進行自動控制，但該汽蒸裝置要求溫度、濕度和布速三個關(guān)鍵參數(shù)都要穩(wěn)定在工藝允許范圍內(nèi)，能保證汽蒸質(zhì)量，本發(fā)明方法和裝置包括溫濕度和布速自動控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)對這三個參數(shù)的精確控制?，F(xiàn)有汽蒸箱以人工調(diào)節(jié)濕度為主，但是汽溫度和濕度之間相互耦合，對溫度(濕度)的調(diào)節(jié)同時也會對濕度(溫度)造成影響，本發(fā)明方法采用解耦控制，分別對溫度和濕度控制回路進行補償，可同時對溫度和濕度兩個強耦合參數(shù)進行自動控制。現(xiàn)有技術(shù)主要采用傳統(tǒng)PID控制方法，控制精度較低，抗干擾性差。本發(fā)明方法采用模糊PID控制，利用模糊控制算法在線調(diào)整PID控制器的參數(shù)， 克服系統(tǒng)工作中的各種干擾和不確定因素，確保被控工藝參數(shù)的精確性和穩(wěn)定性。上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種織物印染汽蒸裝置，包括汽蒸箱(1)、軋車O)、導布輥(3)、卷布輥0)、通過傳動機構(gòu)(5)控制卷布輥⑷的電機(6)，所述的汽蒸箱⑴上設(shè)有入布口(7)和出布口⑶， 其特征在于所述的汽蒸箱(1)的箱壁上設(shè)有熱風入口(9)和蒸汽入口(10)，所述的熱風入口(9)與接有熱風源(11)的熱風管道(1 相連通，所述的蒸汽入口(10)與接有蒸汽源 (13)的蒸汽管道(14)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種織物印染汽蒸裝置，其特征在于所述的熱風管道(12) 和蒸汽管道(14)上分別設(shè)有電磁閥(15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種織物印染汽蒸裝置，其特征在于所述的熱風入口(9) 和蒸汽入口(10)分別設(shè)有噴口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種織物印染汽蒸裝置，其特征在于所述的汽蒸箱(1)內(nèi)設(shè)有溫度傳感器(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種織物印染汽蒸裝置，其特征在于所述的汽蒸箱(1)的出布口( 處設(shè)有布速傳感器(17)，所述的布速傳感器(17)采用光電傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種織物印染汽蒸裝置，其特征在于所述的汽蒸箱(1)上設(shè)有排氣口(18)，排氣口 (18)處設(shè)有排氣風扇(19)和濕度傳感器(20)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的一種織物印染汽蒸裝置，其特征在于所述的溫度傳感器(16)、布速傳感器(17)和濕度傳感器00)分別與PLC控制器的輸入端相連接，所述的PLC控制器的輸出端分別與所述的電機(6)、排氣風扇(19)以及電磁閥(15)相連接。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的織物印染汽蒸裝置的汽蒸方法，其特征在于所述的方法包括以下步驟a)織物布經(jīng)過軋車由汽蒸箱入布口進入箱體內(nèi)部，織物布在導布輥引導下運行，箱底熱風入口進入的干熱空氣和蒸汽入口進入的飽和蒸汽混合，產(chǎn)生的高溫蒸汽對織物進行汽蒸，并對汽蒸箱內(nèi)溫、濕度進行控制；b)布速傳感器將采集到的布速信號傳送到PLC控制器，PLC控制器執(zhí)行布速控制程序， 將實際布速與工藝設(shè)定值進行比較，并計算控制輸出量；PLC控制器輸出控制指令，經(jīng)光電隔離器并進行功率放大，傳給控制電機，增大或減小電機轉(zhuǎn)速，進而在傳動機構(gòu)帶動下改變卷布輥轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對布速的控制；c)完成汽蒸的織物布在卷布輥的轉(zhuǎn)動下，經(jīng)由汽蒸箱出布口帶出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的織物印染汽蒸裝置的汽蒸方法，其特征在于所述的a步驟中對汽蒸箱內(nèi)溫、濕度進行控制方法包括以下步驟d)溫度傳感器和濕度傳感器實時檢測汽蒸箱內(nèi)的溫度和濕度，并將數(shù)據(jù)傳送給PLC控制器，PLC控制器將采樣值與當前工藝設(shè)定溫濕度值進行比較計算，進而執(zhí)行溫濕度解耦控制程序；e)當實時采樣溫度低于工藝設(shè)定溫度值時，PLC控制器輸出指令控制熱風管道上的電磁閥開度，調(diào)節(jié)進入汽蒸箱的干熱空氣流量，實現(xiàn)升溫控制；f)當實時采樣濕度低于工藝設(shè)定濕度值時，PLC控制器輸出指令控制蒸汽管道上的電磁閥開度，調(diào)節(jié)進入汽蒸箱的蒸汽流量，實現(xiàn)增濕控制；g)當實時采樣溫、濕度值高于工藝設(shè)定溫濕度值時，PLC輸出指令打開排氣風扇，加快廢氣排放速度，實現(xiàn)降溫除濕效果。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的織物印染汽蒸裝置的汽蒸方法，其特征在于所述的e步驟中升溫控制的控制步驟為，溫度控制回路的主控制器采用分段模糊PID控制方法，在快速升溫階段采用傳統(tǒng)PID方法對溫度進行控制，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，當溫度接近設(shè)定工藝溫度時，加入模糊控制方法，通過前饋回路對溫度控制器進行補償，主控制器與補償控制器輸出的控制量之和共同作用在溫控對象上；所述的f步驟中增濕控制的控制步驟為，濕度控制回路的主控制器同樣采用分段模糊 PID控制方法，在增濕階段采用傳統(tǒng)PID方法，接近設(shè)定工藝濕度時，模糊控制器介入工作， 同樣通過前饋回路對濕度控制器進行補償，主控制器與補償控制器輸出的控制量之和共同作用在濕度控制對象上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種織物印染汽蒸裝置及其汽蒸方法，該裝置包括汽蒸箱、軋車、導布輥、卷布輥、通過傳動機構(gòu)控制卷布輥的電機，汽蒸箱上設(shè)有入布口和出布口，汽蒸箱的箱壁上設(shè)有熱風入口和蒸汽入口，熱風入口與接有熱風源的熱風管道相連通，蒸汽入口與接有蒸汽源的蒸汽管道相連通。該裝置的汽蒸方法為將干熱空氣和蒸汽入口進入的飽和蒸汽混合，產(chǎn)生的高溫蒸汽對織物進行汽蒸，并對汽蒸箱內(nèi)溫、濕度進行控制。采用上述結(jié)構(gòu)和方法，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、改變傳統(tǒng)汽蒸機的“粗放型”操作現(xiàn)狀，實現(xiàn)汽蒸工藝參數(shù)在線檢測及智能控制；2、采用解耦控制，分別對溫度和濕度控制回路進行補償，可同時對溫度和濕度兩個強耦合參數(shù)進行自動控制。
文檔編號D06B23/00GK102443989SQ20111033224
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者余諾, 孫瑞霞, 李長龍, 王宗乾 申請人:安徽工程大學