浆纱机上浆率在线自动控制系统研究

1 绪论 (1)

1.1 课题研究的背景及意义 (1)

1.2 上浆率调控的国内外现状 (2)

1.2.1 感观经验法感知调控上浆率 (2)

1.2.2 自动补浆浆槽调控上浆率 (2)

1.2.3 近红外光谱分析法检测上浆率 (2)

1.2.4 基于微波透射法的上浆率检测 (3)

1.2.5 基于耗浆量改变的上浆率检测调控方法 (4)

1.2.6 祖克浆纱机Telecol系统监控上浆率 (5)

1.3 本课题研究的主要内容 (6)

2 上浆率在线自动控制系统原理与方案设计 (7)

2.1 上浆率的影响因素 (7)

2.1.1 浆液含固率的影响 (7)

2.1.2 浆液的粘度、温度的影响 (8)

2.1.3 浆纱压出回潮率的影响 (9)

2.1.4 浸浆形式与浸浆长度的影响 (11)

2.2 浆液含固率与压出回潮率的检测 (11)

2.2.1 浆液含固率的检测 (11)

2.2.2 压出回潮率的检测 (13)

2.3 上浆率在线自动控制系统方案设计 (15)

2.3.1 上浆率控制系统原理 (15)

2.3.2 上浆率控制系统方案设计 (16)

2.4 本章小结 (17)

3 上浆率在线自动控制系统硬件配置 (19)

3.1 上浆率在线自动控制系统的组成 (19)

3.2 控制子系统硬件配置 (20)

3.2.1可编程控制器PLC (20)

3.2.2折光仪传感器 (22)

3.2.3电磁换向阀 (23)

3.2.4精细过滤器 (23)

3.2.5比例压力阀 (24)

3.2.6模拟量输入、输出模块 (25)

3.3 执行子系统硬件配置 (26)

3.4 加热子系统硬件配置 (28)

3.4.1直接加热子系统 (28)

3.4.2间接加热子系统 (29)

3.5 显示子系统硬件配置 (29)

3.6 本章小结 (31)

4 上浆率在线自动控制系统软件设计 (32)

4.1 可编程控制器（PLC）简介 (32)

4.1.1 PLC与编程设备计算机的通信 (32)

4.1.2 STEP 7-Micro/WIN编程软件的功能 (33)

4.1.3 STEP 7-Micro/WIN编程语言 (34)

4.2 PID控制算法 (35)

4.2.1 PID控制的原理 (35)

4.2.2 PID控制算法 (35)

4.3 上浆率在线控制系统应用程序设计 (37)

4.3.1 上浆率在线控制系统PID应用 (37)

4.3.2 上浆率在线控制程序模块的建立 (40)

4.4 上浆率在线自动控制系统上位机编程 (41)

4.5本章小结 (43)

5 控制系统应用效果 (44)

6 结论与展望 (46)

6.1 结论 (46)

6.2 展望 (46)

参考文献 (47)

附录：攻读硕士学位期间取得的成果 (50)

致谢 (51)

1. 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

上浆率在线自动控制系统的研究来源于纺织工业联合会科技指导性项目，为“浆纱机浆液含固率稳定自动检测与控制系统开发”项目中的控制系统开发部分。

随着海内外纺织产业的迅速发展，纺织产品的竞争日趋激烈。许多企业进行产品结构调整，大量引进先进的喷气织机及大剑杆织机，以提高产品档次，降低成本，增强产品的市场竞争力。由于新型织机引纬速率很高，因此对经纱的上浆品质提出了新的要求。纺织行业经纱上浆是织前准备的最后一道工序，纺织企业素来有“好的上浆是完成后续织造的一半”之说[1]。浆纱机是织前准备车间的核心机器，其机能的好坏直接影响各纺织企业高档面料的研发与后续织造时的效率[2]。研究表明，织造中38％的纱线断头是由于上浆率波动偏大引起的，上浆品质的优劣，直接影响到后续织机效率与纺织品的品质[3]。织造过程中，纱线需承受数千次的反复拉伸与摩擦，上浆品质劣等的纱线很难抵抗复杂的激烈载荷，另外经织机织造后易生成二次毛羽，造成开口不清，严重时造成经纱粘连，使纱线断头的次数大大增加[4]。

经纱上浆过程中的上浆率、伸长率及回潮率为权衡上浆品质的三个重要参数，一般统称为上浆三率[5]，上浆三率的控制精度直接影响纱线的上浆品质。就目前而言，浆纱机三率控制的发展水平是回潮率、伸长率的研究与控制水平已达到成功应用的程度，上浆率的研究和控制尚未达到生产实践的需要。而均匀与稳定的上浆率可以保证上浆品质在稳定范围，对布坯的品质起着至关重要的作用[4]。因此要提高当前国内的浆纱水平，我们需要对上浆率的控制进行深入研究。

经纱上浆率是上浆品质重要工艺指标中的关键，它反映上浆后经纱所带浆料干重相对纱线干重的比值，一定程度上衡量了浆料对待织纱线的保护程度[4]。经纱经浆槽上浆后，一部分浆液被覆于纱线的表层，形成一层浆膜，贴伏毛羽，提高纱线耐磨性[6]；一部分浆液浸透入浆纱内部，与组织纤维聚合在一起，提高织造过程中纱线的强力[6]。经纱上浆过程中，上浆率受浆液含固率变化的影响，会产生一定幅度的变化[7]。上浆率小时，纱线的增强率与耐磨性降低，浆料无法包覆毛羽，织造时易起球，产生断经无法织造[8]。上浆率大时，浪费浆料，加大了生产成本；另外在后续的退浆工序中增加了退浆废水的排放，对环境造成更多污染[9]；而且后续织造时，由于减伸率变大，易引起经纱脆断，且浆膜裂开纱线易氧化而发黄，影响外观[10]。因此，上浆率自动精确控制的研究对浆纱生产意义重大。

目前对经纱上浆率调控的方式主要有两种：（一）通过采用线性加压技术，使