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摘 要：介紹印染蒸花機(jī)汽蒸工藝的電動(dòng)閥低成本解決方案。方案基于臺(tái)達(dá)DTV閥位控制器。對(duì)于閥位溫控原理有精要論述。對(duì)于臺(tái)達(dá)DTV雙程閥位控制器原理與應(yīng)用技術(shù)給出詳細(xì)討論。
關(guān)鍵詞：印染 電動(dòng)閥 DTV閥位控制器

1 引言

印染工藝中的一相法印花工藝印花處方和工藝流程為:白布→印花→常壓高溫汽蒸→平洗、烘干→后整理；其中蒸花機(jī)主要用來(lái)完成常壓高溫汽蒸這道工序，常壓高溫汽蒸的主要理論依據(jù)為分散染料的分子結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單且不含電離性的基團(tuán)，所以需要一定的蒸汽壓，使得染料的顏色著色更牢固。

2 汽蒸工藝原理

蒸花機(jī)汽蒸工序中加熱介質(zhì)為蒸汽，而且蒸汽溫度一般根據(jù)染料和布料的特性，需要穩(wěn)定在限定范圍內(nèi)。所以對(duì)溫度波動(dòng)大小的控制是衡量汽蒸工藝好壞的最重要指標(biāo)。而蒸汽的獲得是靠通往設(shè)備內(nèi)部的水通過(guò)加熱而獲得。出于安全的考慮，加熱部分放棄了容易引起危險(xiǎn)的電加熱方式而采用了熱油管道間接加熱，通過(guò)高溫的熱油在管道內(nèi)循環(huán)，將熱量帶給周邊的水，水吸收熱量蒸發(fā)為水蒸汽，汽蒸工藝結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 汽蒸工藝結(jié)構(gòu)

3 閥位溫控原理

3.1 閥位溫控原理

參見(jiàn)圖1，對(duì)于設(shè)備腔內(nèi)溫度的控制，依靠控制流入管道的熱油的流量來(lái)達(dá)到控制溫度目的。電動(dòng)閥門(mén)的流量控制成為溫控關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本項(xiàng)目選用臺(tái)達(dá)DTV9696R閥位控制器，來(lái)控制電動(dòng)閥門(mén)內(nèi)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，并通過(guò)溫度傳感器將溫度反饋到控制器，形成溫度閉環(huán)控制，如圖2所示。

圖2 閥位溫控原理

3.2 臺(tái)達(dá)DTV系列閥位控制器

電動(dòng)閥閥位溫控是成本低廉應(yīng)用簡(jiǎn)單可靠的溫度控制解決方案，應(yīng)用十分廣泛。臺(tái)達(dá)DTV系列閥位控制器是中達(dá)電通股份有限公司臺(tái)達(dá)品牌數(shù)顯溫控儀表產(chǎn)品體系中的閥位溫控專(zhuān)用儀表。DTV系列閥位控制器接受工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)鉑熱電阻與標(biāo)準(zhǔn)熱電偶信號(hào)，經(jīng)過(guò)內(nèi)部PID閉環(huán)控制算法，輸出單路或雙路電動(dòng)閥正反轉(zhuǎn)閥位信號(hào)，實(shí)現(xiàn)單程（加熱－制冷/冷卻溫控，或1程加熱1程制冷/冷卻的雙程溫度控制，實(shí)現(xiàn)1表雙用。數(shù)字化的控制選項(xiàng)可以提供極為豐富的附加溫控功能，例如提高閥門(mén)穩(wěn)定性、延長(zhǎng)閥門(mén)使用壽命的死區(qū)控制；例如多程報(bào)警；例如基于RS-485物理接口的MODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線通訊等等重要的功能。

4 臺(tái)達(dá)閥位控制器解決方案

蒸花機(jī)電氣控制主要有兩部分控制組成：第一部分是將染布從設(shè)備外引入設(shè)備的運(yùn)動(dòng)控制部分，主要有臺(tái)達(dá)EH 系列PLC和臺(tái)達(dá)變頻器以及臺(tái)達(dá)DOP人機(jī)組成。第二部分則由臺(tái)達(dá)DTV閥位控制，溫度傳感器和電動(dòng)閥門(mén)構(gòu)成的溫度控制系統(tǒng)。本文暫時(shí)針對(duì)對(duì)第二部分（圖3）展開(kāi)介紹與探討。

圖3 蒸花機(jī)控制面板

加熱的執(zhí)行元件為電動(dòng)閥門(mén)，電動(dòng)閥門(mén)主要制進(jìn)入熱油量的大小。閥門(mén)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)就可以改變進(jìn)入油量的流量大小。而DTV就可以通過(guò)控制閥門(mén)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)以及正反轉(zhuǎn)的時(shí)間來(lái)控制進(jìn)入油量的大小從而控制設(shè)備內(nèi)部溫度，如圖4所示。

圖4 電動(dòng)閥執(zhí)行器

DTV則根據(jù)傳感器傳來(lái)的溫度經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算后，通過(guò)切換2個(gè)繼電器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)來(lái)控制閥門(mén)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。具體接線如圖5所示。

圖5 DTV閥位與電動(dòng)閥門(mén)接線圖

根據(jù)客戶要求，本設(shè)備的工作溫度需要工作165℃，而且誤差允許范圍在±1℃。而臺(tái)達(dá)DTV控制器在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，只需開(kāi)啟參數(shù)并自整定后，就可自動(dòng)獲得的適用的PID參數(shù)，多數(shù)情況無(wú)需再做調(diào)整，根據(jù)本次現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)可穩(wěn)定在±0.9℃。其中控制周期也是極其重要的參數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)此參數(shù)調(diào)為8~10比較合適。如果此參數(shù)太小可能會(huì)引起電機(jī)正反轉(zhuǎn)過(guò)于頻繁而導(dǎo)致溫度出現(xiàn)波動(dòng)。而如果太大則或造成響應(yīng)時(shí)間不夠，同樣會(huì)造成溫度波動(dòng)。閥門(mén)開(kāi)關(guān)周期時(shí)間也是一個(gè)核心參數(shù)。此項(xiàng)參數(shù)可從電動(dòng)閥門(mén)的銘牌上獲得并輸入儀表內(nèi)。

由于處于成本考慮。目前多數(shù)客戶對(duì)于熱油的溫度并未進(jìn)行閉環(huán)控制。所以本系統(tǒng)中，熱油的溫度是不受控的，所以隨著季節(jié)變化和加熱熱油的熱源有所變化是，還是會(huì)對(duì)系統(tǒng)的加熱精度造成影響。所以也建議部分客戶在熱油循環(huán)部分加上溫度反饋。同時(shí)如果電動(dòng)閥位部分裝有閥位傳感器的話，DTV能接受傳感器的信號(hào)，構(gòu)成閥位閉環(huán)，這樣對(duì)于熱油的流量的控制精度會(huì)更一層樓，這樣對(duì)于溫度控制精度也會(huì)更精確。

5 結(jié)束語(yǔ)

DTV閥門(mén)控制器的PID運(yùn)算方式，基本能在此工況下將控溫精度恒定在±1℃。這已經(jīng)完全能滿足客戶處理高檔布料的需求。在印染行業(yè)，水洗機(jī)，染缸等也都同樣依靠流體熱源來(lái)加熱并得到高溫水蒸氣。所以相信DTV可在印染行業(yè)有一定的市場(chǎng)發(fā)展空間。