S7-1200PLC在染整預處理堿濃度測量控制系統中的應用探討

甄文虎

（江蘇紅旗印染機械有限公司，江蘇 無錫214028）

印染行業是國民經濟發展的重要支撐行業，其通過對紡織品進行精細化加工，以此來提高其附加值。需要指出的是，胚布、原紗通常需要先進行染整加工，然后方能實際使用。所謂染整，從基礎層面來分析，即為一種對織物、紗線、纖維等組織材料開展諸如化學處理等操作的工藝過程，其與機織、紡紗或者針織生產相融合，構建了紡織物的整個生產架構。染整質量的好壞會直接影響著紡織品的實際使用價值，其中，之所以要進行預處理，主要目的就是將紡織材料當中的雜質給去除掉，為后續染色、印花等工作的順利開展提供切實方便，從而獲得更好的加工效果（又被稱之為練漂）。在練漂時，堿濃度對其有著較大影響，因此，嚴格控制堿液濃度，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。本文就染整預處理堿濃度測量控制系統當中S7-1200PLC 的應用作一剖析。

1 染整預處理工藝分析

染整預處理又被稱之為練漂，主要借助三個過程來實現，即漂白、煮練與退漿。（1）退漿。退漿實為對織物進行煮練前的一種化學處理，其主要作用就是將原布的漿料去除掉，為后續煮練、漂白加工等工作提供便利。針對我國的織物來講，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、蠟狀物質、棉籽殼、果膠物質等給去除掉，而在此過程中所用的是燒堿。所采用的煮練鍋實為一種間歇式的煮練設備，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），循環煮練3～5 小時，后用熱水、冷水進行清洗。（3）漂白。此操作能夠將色素、殘余物質給清除掉，使織物白度穩定，另外，纖維免遭損壞。需要指出的是，針對棉織物、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；而對于合成纖維來講，通常還會用到過醋酸、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，在對氧化劑進行實際使用時，需要對漂液的pH 值、濃度以及漂白時間、溫度等施加嚴格控制，從而得到優質的漂白效果。

2 堿濃度測量控制系統的軟、硬件設計

2.1 硬件配置

2.1.1 選擇堿濃度監控裝置控制器

因系統工作環境比較惡劣（大多在工廠車間），車間設置有較多的大功率設備，因而存在著比較嚴重的干擾，而且溫濕度變化較大，所以，這對系統設備的抗干擾能力、可靠性提出了更高要求，尤其是對化學環境的整體適應力。通過對染整預處理工藝進行深入分析，系統最終將S7-1200PLC 當作其控制器，以此實現任務的簡單化、高精度化。針對此PLC 來講，其中融合了PROFINET 接口，而且還選用的模塊化設計，在工藝功能上比較強大，許多場合均能適用，可以較好的滿足多種形式的自動化需求；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以太網監控系統當中，因而可以為當前投資的長時間安全提供切實保障，是一種有著較高集成化程度的控制器。在CPU 上，該系統選用的是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 路數字量輸出及14 路24V數字量輸入，依據系統控制需求，兩路標準對信號的采集、處理進行模擬，一路對信號輸出進行模擬，若將系統余量考慮在內，那么可選模擬量模塊SM1234。另外，為了便于操作員操作，可依據系統實際需要，進行參數的合理置入與修改，且實時性的對系統的運行情況進行監控，而要想達此要求，需要利用觸摸屏來實現。系統將西門子觸摸屏KTP600PN 當作可視化監控裝置，并借助PROFINET 接口（集成于面板上），與S7-1200PLC 進行通信。

2.1.2 選擇堿濃度監控裝置傳感器

在染整預處理過程中，需要有比較穩定且準確的燒堿濃度，這樣才能獲取比較好的加工質量。與堿濃度檢測特點相結合：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。因此，系統要求傳感器需滿足耐腐蝕、高精度、寬范圍等要求，而且還需能夠長時間、穩定的工作，不需要進行維護；傳統的堿濃度難以滿足此要求。在對傳感器進行實際選擇時，需要將傳感器對需要測定液體的適應性，以及對工作環境的適應性，都需要考慮在內。系統之所以會選擇處理器一體機/不帶顯示以及D625L 型傳感器，原因主要有如下方面：（1）高重復性與高精度。針對所采用的震動管而言，其機械穩定性能比較獨特，不僅能獲得較高的穩定性與精度，而且還具有不錯的可重復性。（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，因而能確保密度計所測定的溫度便是管線溫度。（3）安全特性。由于焊接外殼比較后，因而能減輕敏感測量元件可能遭受到的外界損傷。（4）便于維修。針對密度計所對應的光滑通道而言，由于內置有自動清洗功能，因此，即便是在一些比較惡劣的環境中，也能夠自動清洗；另外，由于電子模塊封裝比較簡單，因而在現場便能進行更換。（5）溫度探頭。在一個震動管元件上固定1 個兩線制RTD 探頭，而另外1 個RTD 將變送器放大，提供線性化處理、RTD 電流激勵等。另外，變送器工作于一個環路供電下（≥9V）。

2.2 軟件開發

針對S7-1200PLC 用戶程序來講，其選用的是比較先進的SIMATICSTEP 7 Basic 軟件，由于此軟件當中集成有SIMATICWinCC Basic，因此，用戶可以結合自身需要，對整個工程進行簡單、快速化的組態。因此軟件還設置有項目視圖、最新用戶接口技術（主要用作圖形化工程的組態）、智能拖放功能等，因而能夠為項目質量的提高，提供切實保障。（1）開發組態監控界面。針對組態監控界面來講，其由多畫面組成，不僅有報表統計畫面、參數設置畫面、數據查詢畫面、登錄界面，而且還有系統報警界面、趨勢圖畫面、堿濃度控制主畫面等。如果將整個操作的安全性考慮在內，那么可以為界面專門設置屏幕保護程序；而在系統報警方面，可以設置聲音來加以提示。（2）開發控制系統應用程序。基于模塊化的運作思路，可借助梯形圖來開發用戶程序。針對該系統的控制程序而言，主要包含如下模塊：濃度校正模塊、自動清洗模塊、模擬量數據采集與處理模塊以及PID控制模塊等。此種程序設計，不僅能增強條理性，而且還便于修改，有著較好的可讀性。

3 結論

綜上，此系統經實際投運得知，在印染這一比較復雜且惡劣的環境中，系統表現出較好的抗干擾能力，而且還有著突出的可靠性與穩定性。還需要指出的是，通過此系統的實際應用，無論是在配置濃堿方面，還是在快速檢測上，均變得更加還簡便與快速；另外，整個過程不僅更加的自動化，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品質量；而且生產與管理成本得到有效降低，原堿消耗量得到節省，大幅提高了印染產品的檔次與質量。