CN102162803A - 一种牛仔染色在线检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种牛仔染色在线检测系统，包括：电气控制系统，其包含电源、显示仪表、变送器、开关、接线柱、PLC和计算机，所述电源用于为系统供电，所述开关包括总开关、照明电路开关、变频器开关、计量泵开关；采样滴定设备，包含至少一采样缸、标定缸、至少一计量泵、至少一电磁阀，所述采样缸内有一ORP电极和一pH值测量电极，所述采样缸两侧设有控制染液自由出入的阀门；以及盛放染液的染槽，其中，所述采样缸直接设在染槽的进口和出口处，所述PLC通过所述接线柱与执行机构电连接，所述执行机构包含所述采样缸、标定缸、计量泵、电磁阀。本发明有益效果是：能够准确、适时地检测染槽中染液的组成成分。

Description

一种牛仔染色在线检测系统

技术领域

本发明涉及一种对染液组分检测的系统，尤其涉及对牛仔染色染液组分进行在线检测的系统。

背景技术

束状染色机是用于牛仔布的染色设备。目前国内纺织工业中，束状染色机染液分组是采用人工手动检测与人工控制的。由于人工检测的时间间隔与添加方式的不同，以及染色控制人员的责任性的高低不同，人为因素对染色质量的影响比较大，容易造成染缸中染液各种成分要素的不稳定，从而导致染色前后的色差。

国际上，LST公司近几年研发出一种束状染色机染液组分在线检测和控制系统，该公司的这个系统采用的方法是先取样后检测的方法，取样要经过大约10米到15米的各种管道，然后送到所谓的在线检测样本缸。这种方法的缺点是在采样过程中，由于样本缸、取样管道的长时间使用，每次取样的液体都会在管道中有残留，这样就会对检测结果造成很大的影响。国内大量的应用实例证明，即使每次取样后都对管道清洗，也难以彻底清除，长时间积累对测量的造成的影响无法通过算法来进行修正，以及其温度，pH值，电位检测均受到采样过程中的各种因素的影响，难以做到精确的检测。

目前在全国，乃至全球使用的染液检测系统均为采样检测，采样结果不具有代表性，在使用过程中出现测量不准的现象普遍存在。

因此，为了解决以上问题，目前迫切需要一种真正意义上的在线检测方法，能避免采样过程给检测结果带来的影响，从而提高染色机对纺织物的染色质量。

发明内容

本发明旨在提供一种能在线检测染液组分的牛仔染色在线检测系统，以解决当前染液组分检测不适时、检测结果不准确的技术难题。

本发明的发明目的是通过下述技术方案来实现的：

一种牛仔染色在线检测系统，包括：

电气控制系统，包含电源、显示仪表、变送器、开关、接线柱、PLC和计算机，所述电源用于为系统供电，所述开关包括总开关、照明电路开关、变频器开关、计量泵开关；

采样滴定设备，包含至少一个采样缸、用来盛放标定液的标定缸、至少一个计量泵、至少一个电磁阀，所述采样缸内有一个ORP电极和一个pH值测量电极，所述采样缸两侧设有控制染液自由出入的阀门，所述采样缸的两端通过所述电磁阀控制其开关以完成采样工作；以及

盛放染液的染槽，

其中，所述采样缸直接设在染槽中的进口和出口处，PLC通过所述接线柱与执行机构电连接，所述执行机构包含采样滴定设备中的采样缸、标定缸、计量泵、电磁阀。

优选地，所述采样缸为8个、标定缸为1个、计量泵为6个、电磁阀为40个。

本发明的有益效果：能够准确、适时地检测染槽中染液的组成成分。

附图说明

图1是系统工作原理图

图2是电气控制系统中电气控制面板的示意图；

图3是PLC的配置示意图；

图4是采样缸放置在布匹染槽的结构示意图。

具体实施方式

以下参照附图1-4，结合具体的实施方式对本发明作进一步的说明。

一种新型的牛仔染色机染液组分在线检测系统，采用PLC作为下位机，组成控制检测系统，完成在线检测任务，使用PC机作为上位机，实现组态画面的制作和数据库的建立。本系统具有染液在线检测、染液pH值在线检测、染液温度在线检测和染液电导率在线检测功能。染液组分在线检测系统实时在线采集牛仔染色机染槽中的染液，在染槽中设有8个两端可以打开的密封方形采样缸，8个采样缸分别同时采样并进行检测，可以避免一个采样缸采样结果的局限性，使用的各种传感器均密封在密封罐中，避免环境对测量过程造成的影响。本系统采用工业控制计算机作为控制核心，利用电位滴定方法在线定时检测出染液中的染料组分的浓度、在线即时检测出染液PH和染液电导率。将在线检测值与需要设定值进行比较，然后根据比较结果即时添加相应的染料组分，这样可以保证保证染色织物的染色质量。

所述采样滴定设备和电气控制系统的主要功能是采集电极电位信号并传到上位机，再将上位机发出的指令通过电气控制系统驱动电磁阀、计量泵等，使采样滴定管路完成预期的任务。

电气控制面板包括电源，显示仪表，变送器，开关，接线柱，CJ1M PLC和计算机，如图2所示。

所述电源为220V交流电，交流电经总开关后分别向照明电路、计量泵、DR7供电和PLC电源模块供电。220V交流电经过2P8 AC/DC转换后，变成24V直流电，分别向DR1、DR2和DR3供电。电路板DR3上有DC/DC转换模块，该模块将24V直流电转化为12V电，向DR4、DR5、DR6供电。

电源转换模块2P8把220V的交流电转换为±24V直流电。2P8上有9个接线端子，分别为：L、N、接地、3个+V、3个-V。L和N引入220V交流电，+V和-V可提供3路±24V直流电。一路24V直流电经电源转换模块DKE15B-5转换为5V直流电，给CJ1M PLC的内置输出点供电，用于计量泵的控制；一路24V直流电经过开关3F2为DR4、DR5和DR6供电，同时为CJ1M PLC控制的部分电磁阀供电；一路24V直流电经过开关5F6为CJ1M PLC控制的另一部分电磁阀供电。

所述显示仪表共有4块：DR4、DR5、DR6和DR7。DR4、DR5、DR6是三块MettlerToledo M400仪表，DR7是Prominent D1C仪表。DR4采集的是靛蓝样品缸中的电位值、pH值和温度；DR5采集的是标定样品缸中的电位值、PH值和温度；DR6采集的是硫化样品缸中的电位值、PH值和温度；DR7采集的是染槽中染液的电导率和温度。DR4、DR5、DR6和DR7采集到的信号以4-20mA的标准信号传送到PLC的模拟输入单元CJ1W-AD81中，经PLC处理后通过RS-232端口传送到工控机；工控机的控制信号再发送到PLC，由PLC控制执行机构。所述执行机构包含采样滴定设备中的采样缸、标定缸、计量泵、电磁阀。

通过传感器测得的数据使用M100无线模块传输传送给所述变送器，优选为MettlerToledo M400变送器。在M400上分别显示被测对象的温度、pH值、电导率和电位。

DR7是Prominent D1C仪表。Prominent D1C仪表是测量显示和控制测定变量的设备，本系统中，Prominent D1C仪表用来测量显示电导率和温度。Prominent D1C仪表的接线端子X2.7至X2.12与外部电导率电极相连，其中X2.7和X2.8收集的是温度信号，X2.9至X2.12收集的是电导率信号。ProminentD1C仪表的接线端子X2.1和X2.2与PLC的模拟输入单元CJ1W-AD41连接，将采集到的数据以420mA的标准信号传送给PLC的模拟输入单元CJ1W-AD41，模拟量输入单元CJ1W-AD41将信号转换位数字量传给PLC，PLC通过RS-232端口传给工控机。

所述开关包括总开关、照明电路开关、变频器开关、计量泵开关。其中：1F0为总开关，2F0为照明电路开关，1F1和1F2为ABB变频器开关，1F3至1F8为计量泵开关，2F7为电源转换器2P8的开关，2B4为220V插座，2F9/3F2和5F6为直流电源开关。

PLC通过所述接线柱与各执行机构电连接。

PLC优选欧姆龙CJ1M PLC，选用了1块电源模块PA205R，1块CPU模块CJM-CPU22，一根电缆XW2Z-050B，1个接线端子XW2D-40G6，3块开关量输入单元CJ1W-OC211，模拟量输入单元CJ1W-AD81和CJW-AD041各一块，1块模拟量输出单元CJ1W-DA41。CJ1W PLC的配置图如图3所示。

电气控制系统主要是10路模拟量信号的采集、2路模拟信号的输出和开关量信号的输入输出，这种功能完全可以用PLC来实现。所采用的欧姆龙CJ系列PLC，功能强大，性能稳定，可靠性高。可以配置模拟量输入输出通道和开关量输入输出通道，能够满足该系统的功能需要。

所述采样滴定设备主要包括8个采样缸、一个标定缸、6个计量泵和40个电磁阀。其中，优选地，所述采样缸为8个、标定缸为1个、计量泵为6个、电磁阀为40个。

所述计量泵的作用：计量泵1用来引入靛蓝分散剂，计量泵2用来引入靛蓝滴定剂，1倍铁氢化钾，计量泵3用来引入硫化滴定剂，5倍铁氢化钾，计量泵4用来引入醋酸，计量泵6用来引入漂水。

所述采样缸的作用是用来采样并提供滴定场所，内有两个电极，一个ORP电极，一个pH值测量电极。标定缸的作用是用来盛放标定液，其内也有两个电极，一个ORP电极，一个pH值测量电极。采样缸直接设在染槽中，可以避免采样管路在使用过程中不断有染料沉积的现象，采样缸两侧有阀门，打开阀门染液可以自由出入。采样缸放置在布匹染槽的进口和出口处，如图4所示。之所以在染槽中设置8个采样缸的原因是染槽中各点的染液浓度均不相同，为了尽可能的反应染槽中染液的真实浓度，取各采样缸测得浓度的平均值作为染液浓度。采样缸的两端通过电磁阀控制其开关，完成采样工作。

计量泵优选用的是ProMinent Beta电磁计量泵，该计量泵为隔膜泵，隔膜由电磁驱动，其功能是抽取分散剂或滴定剂，计量分散剂和滴定剂。

本系统中各组成部分的优选组成及功能如下：

在线染液检测系统的软件实现的功能如下：

1.PLC编程用欧姆龙编程软件实现，具体实现的功能如下：

采集来自于测量仪表的染料电极电位信号、pH值信号和温度信号等；

将来自上位机的电磁阀控制信号输出到各个电磁阀，从而控制气动阀的打开和关闭，实现染料的采样、滴定、清洗等工作；

根据上位机的指令控制各个循环泵、滴定泵的运行；

实现上位机的通讯。

2.上位机编程：在当今流行的Windows XP平台上采用NET环境下的VisualStudio 2008实现，具体实现的功能如下：

(1)控制采样滴定部分各个电磁阀、泵的运行、停止，实现系统的采样、滴定工作；

(2)在滴定过程中，根据来自于PLC的各个电极电位信号的变化，计算等当点，根据滴定液的体积和浓度得到染液组分的浓度，将电位、pH值和温度等量，实时在线用曲线、数字等形式显示；

(3)实现对电极电位的标定、测量算法的参数修订等工作；

(4)实现测量数据的实时显示、保存、历史数据的显示等功能。

工控机监控软件运行在Windows XP平台上，该软件是一个相对独立的应用软件，占用空间较小，将其复制到其他电脑上也可照常运行，无需特别安装数据库软件。软件的主界面如图所示：

1.菜单栏有Process、Calibration、Report、System、Help五个菜单。

Process下操作命令如图所示，功能分别为开始滴定、停止滴定、退出程序；

Calibration下操作命令如图所示，功能分别为校准滴定、剂量校准、硫化组合、测试屏幕、体积校准；

Repot操作菜单显示靛蓝数据报表；

System下操作命令如图所示，功能分别为在线染色、通讯；

Help操作菜单显示帮助信息。

2.屏幕选择项：靛蓝染料、硫化染料连个选项与间隔式测试设定操作命令。

间隔式测试设定界面用来选择滴定靛蓝染料还是滴定硫化染料；间隔式测试设定界面如图所示。在该界面可以设定每步进行的操作以及等待时间。

3.染色品种设定，输入染色品种名称后，点击保存，完成操作。

4.探头测试状况：显示当前时刻靛蓝染料、硫化染料、标定值中探头测试到的pH值以及氧化还原电位值。

5.操作命令选项，包括：校准滴定、标定值、硫化组合、测试屏幕、体积校准、电缆报表、硫化报表、退出程序八个操作命令，如图所示。

6.屏幕保护锁，屏幕保护锁是专管人员通过密码开通屏幕，对非专管人员锁住屏幕，避免误操作。

7.最终测试结果，该部分显示靛蓝或硫化的最近测量数据，包括日期、时间、温度、电位、染料浓度。

8.操作命令和滴定步骤，操作命令包括滴定和停止两个命令，还包括6个选项，5mn，10mn，15mn，20mn四个选项为自动循环滴定之间的时间设定；Prg和Manual两个选项为设定好的自动间隔式滴定和手动滴定操作。

9.测试曲线，滴定过程中该部分实时显示滴定曲线，左上角显示实际时间，左中部显示当前探头测试的结果，包括pH值、氧化还原电位、温度，左下角修正系数或者硫化组合类型。

Claims (2)

1.一种牛仔染色在线检测系统，包括：

电气控制系统，包含电源、显示仪表、变送器、开关、接线柱、PLC和计算机，所述电源用于为系统供电，所述开关包括总开关、照明电路开关、变频器开关、计量泵开关；

采样滴定设备，包含至少一个采样缸、用来盛放标定液的标定缸、至少一个计量泵、至少一个电磁阀，所述采样缸内有一个ORP电极和一个pH值测量电极，所述采样缸两侧设有控制染液自由出入的阀门，所述采样缸的两端通过所述电磁阀控制其开关以完成采样工作；以及

盛放染液的染槽，

其中，所述采样缸直接设在染槽中的进口和出口处，所述PLC通过所述接线柱与执行机构电连接，所述执行机构包含所述采样缸、标定缸、计量泵、电磁阀。

2.一种如权利要求1中所述的牛仔染色在线检测系统，其特征在于：所述采样缸为8个、标定缸为1个、计量泵为6个、电磁阀为40个。

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