CN102535071A - 基于plc的束状染色机染液组分在线检测方法 - Google Patents

基于plc的束状染色机染液组分在线检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种对基于欧姆龙可编程序控制器PLC的束状染色机染液组分(保险粉、靛蓝和氢氧化钠)在线检测方法,其设置的在线检测系统包括靛蓝染液在线检测装置、硫化染液在线检测装置、标定装置、PLC和工业控制计算机。本发明实时在线采集染色机染槽中的染液样品,采用工业控制计算机和PLC作为核心,利用电位滴定方法在线定时检测出染液的相应组分的浓度,还在线即时检测出染液的pH值和温度,每一次测试完成后,系统会对管道进行清洗。本发明还可根据需要对靛蓝或硫化染液在线检测装置进行标定,以保证检测结果的精确。本发明可保证染液组分的检测精度,从而提高染色织物的染色质量,使生产成本降低,而且使技术工人的劳动强度得到降低。

Description

基于PLC的束状染色机染液组分在线检测方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种束状染色机的染液组分在线检测的方法,适用于用还原染料对纺织品进行染色的领域。
背景技术
[0002] 用靛蓝染液或硫化染液对牛仔布纤维进行染色,对相应的还原染液的用量、染液中各组分的含量的检测,是采用人工手动检测。由于人工检测的时间间隔比较长,再加上操作人员本身所具有的随机性、不精确性和责任心高低不同,人为因素对染色组分的检测结果影响较大,也就难以控制染槽中染色组分保持稳定,这就造成染色的前后色差,即出现疵布。因此保证精确稳定的染液组分的测量,减少人为因素的影响,成为染色行业控制染色色差和疵布、进而保证纺织物的染色质量的关键。
发明内容
[0003] 本发明的任务在于提供一种在束状染色机的运行过程中能够对其中的染液组分进行在线检测从而提高染色机对纺织物的染色质量的方法。
[0004] 实现本发明任务的技术方案是:
[0005] 一种基于PLC的束状染色机染液组分在线检测方法,包括如下步骤:
[0006] ①设置在线检测系统,该系统包括工业控制计算机、受控于工业控制计算机的可编程序控制器PLC以及检测设备;工业控制计算机只与PLC相连接,进行信息交换,由PLC 实现数据采集和控制在线检测系统的运行,包括采集变送器送来的检测数据和控制执行机构;检测设备包括靛蓝染液在线检测装置与硫化染液在线检测装置中的PH电极和ORP电极及其变送器、温度传感器及温度变送器、靛蓝染液在线检测装置中的电导率传感器及电导率变送器,以及标定清洗装置中的PH电极和ORP电极及其变送器;执行机构包括靛蓝染液在线检测装置与硫化染液在线检测装置中的计量泵、采样泵、循环泵和变频器、电磁阀和气动阀;②染色机处于正常工作状态时,靛蓝染液在线检测装置中的第一采样泵和硫化染液在线检测装置中第二采样泵始终处于运行状态,第一采样泵不间断地从靛蓝染槽中抽取染液,第二采样泵不间断地从硫化染槽中抽取染液;靛蓝染液组分检测过程为:当整个系统处于待机状态时,即不需要检测靛蓝染液组分时,第一采样泵抽取的靛蓝染液又被送回靛蓝染槽,即靛蓝染槽与第一采样泵之间构成外循环;当需要检测靛蓝染液组分时,终止靛蓝染槽与第一采样泵之间构成的外循环,第一采样泵抽取的靛蓝染液经第一循环泵到达靛蓝染液样品缸,又经过内部管道回到靛蓝染槽,构成内循环,此时,靛蓝染液样品缸充满靛蓝染液,经过一定时间后,终止内循环,重新构建靛蓝染槽与第一采样泵之间的外循环,靛蓝染液组分在线检测装置开始采样;完成采样后,开始滴定,即对所采集的靛蓝染液样品进行氧化还原滴定,随着氧化还原滴定过程的进行,靛蓝染液组分在线检测装置中的第一 ORP 电极检测到的电位信号发生变化,工业控制计算机同时绘制“滴定用量-电位”坐标图;完成滴定后,工业控制计算机采用二阶微商法计算出第一 ORP电极检测到的2个电位突变点,根据第1个电位突变点对应的氧化剂加入量、氧化剂的浓度以及靛蓝染液样品的体积计算出染液中保险粉的浓度;根据第2个电位突变点对应的氧化剂加入量、氧化剂的浓度以及靛蓝染液样品的体积计算出染液样品中靛蓝的浓度;同时,靛蓝染液组分在线检测装置的第一 PH电极检测靛蓝染液样品的PH值,第一温度传感器检测管道中的靛蓝染液的温度,电导率传感器检测靛蓝染槽中的靛蓝染液的电导率;检测完成后,系统对管道进行清洗,然后系统进入待机状态,等待下一次检测;根据需要,系统还可对管道进行热水、醋酸和漂水清洗,以及对靛蓝染液样品缸中的第一 PH电极和第一 ORP电极进行标定;硫化物染液组分检测过程为:当整个系统处于待机状态时,即不需要检测硫化染液组分时,第二采样泵抽取的硫化染液又被送回硫化染槽,即硫化染槽与第二采样泵之间构成外循环;当需要检测硫化染液组分时,终止硫化染槽与第二采样泵之间构成的外循环,第二采样泵抽取的硫化染液经第二循环泵到达硫化染液样品缸,又经过内部管道回到硫化染槽,构成内循环,此时,硫化染液样品缸充满硫化染液,经过一定时间后,终止内循环,重新构建硫化染槽与第二采样泵之间的外循环,硫化染液组分在线检测装置开始采样;完成采样后,开始滴定,即对所采集的硫化染液样品进行氧化还原滴定,随着氧化还原滴定过程的进行,硫化染液组分在线检测装置的第二 ORP电极在线检测到的电位信号发生变化,工业控制计算机同时绘制“滴定用量-电位”坐标图,滴定完成后,工业控制计算机采用二阶微商法计算出第二 ORP电极检测到的电位信号突变点,并根据此时氧化剂的加入量、氧化剂的浓度以及硫化染液样品的体积计算出染液中硫化物的浓度;同时,硫化染液组分在线检测装置的第二 pH电极检测硫化染液样品的PH值,第二温度传感器检测管道中的硫化染液的温度;检测完成后,系统对管道进行清洗,然后系统进入待机状态,等待下一次检测;根据需要,系统还可对管道进行热水、醋酸和漂水清洗,以及对硫化染液样品缸中的第二 PH电极和第二 ORP电极进行标定。
[0007] 上述步骤①中,靛蓝组分在线检测装置包括:靛蓝染液样品缸、第一 pH电极和第一 ORP电极及第一电极变送器、第一温度传感器及第一温度变送器、电导率传感器及电导率变送器、第一计量泵组、第一采样泵、第一循环泵及第一变频器;靛蓝染液的滴定溶液为靛蓝分散剂和靛蓝滴定剂;第一 PH电极与第一 ORP电极安装在靛蓝染液样品缸中;第一 pH 电极和第一 ORP电极都与第一电极变送器相连接,与第一温度变送器相连接的第一温度传感器置于第一采样泵与第一循环泵之间的连接管道中,与电导率变送器相连接的电导率传感器置于靛蓝染槽中;上述第一电极变送器、第一温度变送器和电导率变送器与PLC相连接,第一计量泵组与PLC相连,第一循环泵通过第一变频器与PLC相连;靛蓝分散剂由第一计量泵组中的一号计量泵注入靛蓝染液样品缸中,靛蓝滴定剂由第一计量泵组中的二号计量泵注入靛蓝染液样品缸中;硫化组分在线检测装置包括:硫化染液样品缸、第二 PH电极和第二 ORP电极及第二电极变送器、第二温度传感器及第二温度变送器、第二计量泵组、第二采样泵、第二循环泵及第二变频器;硫化滴定溶液为硫化分散剂和硫化滴定剂;第二 PH 电极与第二 ORP电极安装在硫化染液样品缸中;第二 pH电极和第二 ORP电极都与第二电极变送器相连接,与第二温度变送器相连接的第二温度传感器置于第二采样泵与第二循环泵之间的连接管道中;第二电极变送器和第二温度变送器与PLC相连接,第二计量泵组与 PLC相连,第二循环泵通过第二变频器与PLC相连;硫化分散剂由第二计量泵组中的三号计量泵注入硫化染液样品缸中,硫化滴定剂由第二计量泵组中的四号计量泵注入硫化染液样品缸中;上述标定清洗装置包括标定缸、第三PH电极和第三ORP电极及第三电极变送器、第三计量泵组;第三PH电极和第三ORP电极都与第三电极变送器相连接,第三电极变送器与 PLC相连接,第三计量泵组与PLC相连接;醋酸由第三计量泵组中的五号计量泵注入靛蓝或硫化染液样品缸,漂水由第三计量泵组中的六号计量泵注入靛蓝或硫化染液样品缸。上述气动阀有38只,分别为1号气动阀至38号气动阀,各气动阀与其相对应的一只电磁阀相连接,所有电磁阀与PLC相连接,气动阀由电磁阀控制,电磁阀由PLC控制;系统通过对不同气动阀的组合操作可打开不同的管道通路,与计量泵和循环泵配合动作,实现整个系统功能:包括在线检测靛蓝或硫化染液组分浓度、标定靛蓝或硫化染液样品缸中的电极或清洗系统。
[0008] 上述步骤②中,系统从气动阀全关而且靛蓝染液样品缸中充满软水的待机状态进入靛蓝染液组分检测工作状态时,按如下次序打开气动阀:8、9号一14号一1号,排放靛蓝染液样品缸中的软水,软水排放干净后,关闭全部气动阀;然后按如下次序打开气动阀:15 号一4号一8、9号一7号一24号,终止靛蓝染槽与第一采样泵之间的外循环,建立靛蓝染槽与系统内部管道之间的内循环;循环一段时间后,按如下次序关闭部分气动阀:¾号一7 号一4号一15号,终止内循环,重新建立靛蓝染槽与第一采样泵之间的外循环,系统开始采样;此时,靛蓝染液样品缸中充满了靛蓝染液,按如下次序打开气动阀:1号一35号一5号 —38号,采取定量靛蓝染液样品,排除多余染液;其中35号气动阀打开后,即向靛蓝染液样品缸通入氮气,目的是排尽靛蓝染液样品缸中的空气,防止靛蓝染液样品被氧化;采集的靛蓝染液样品位于8、9号气动阀所在的管道和第一循环泵中,随后,按如下次序关闭部分气动阀:38号一5号一35号,采样完成;为防止滴定过程产生气泡致使靛蓝染液样品缸难以清洗并使第一 PH电极和第一 ORP电极接触到靛蓝染液样品,在工业控制计算机和PLC的控制下,一号计量泵开始向靛蓝染液样品缸中注入分散剂,同时,第一循环泵开始以缓慢速度运行,使靛蓝染液样品在靛蓝染液样品缸和第一循环泵之间构成内部小循环,便于靛蓝染液样品与靛蓝分散剂充分混合;然后系统开始滴定,由二号计量泵向靛蓝染液样品缸中注入滴定剂,此时,第一循环泵仍然以缓慢速度运行,便于氧化还原反应的充分进行;滴定过程中,第一 PH电极和第一 ORP电极检测到的信号都传送到第一电极变送器,信号经第一电极变送器处理后传送到PLC的模拟量输入端口,PLC将这些模拟信号转换为数字信号之后传送到工业控制计算机,工业控制计算机根据滴定剂用量与电位的变化关系,绘制“滴定用量——电位”坐标图;完成滴定后,工业控制计算机采用二阶微商法计算出2个电位信号突变点,并根据第1个电位突变点对应的氧化剂加入量、氧化剂的浓度以及靛蓝染液样品的体积计算出染液中保险粉的浓度;再根据第2个电位突变点对应的氧化剂加入量、氧化剂的浓度以及靛蓝染液样品的体积计算出染液样品中靛蓝的浓度;同理,系统从气动阀全关而且硫化染液样品缸中充满软水的待机状态进入硫化染液组分检测工作状态时,按如下次序打开气动阀:10、11号一13号一3号,排放硫化染液样品缸中的软水,排放干净后,关闭全部气动阀;再按如下次序打开气动阀:16号一2号一IOUl号一12号一23号,终止硫化染槽与第二采样泵之间的外循环,建立硫化染槽与系统内部管道之间的内循环;循环一段时间后,按如下次序关闭部分气动阀:23号一12号一2号一16号,终止内循环,重新建立硫化染槽与第二采样泵之间的外循环,系统开始采样;此时,硫化染液样品缸中充满了硫化染液,按如下次序打开气动阀:3号一34号一6号一38号,采取定量硫化染液样品,排除多余染液;其中34号气动阀打开后,即向硫化染液样品缸通入氮气,目的是排尽硫化染液样品缸中的空气,防止硫化染液样品被氧化;采集的硫化染液样品位于10、11号气动阀所在的管道和第二循环泵中,然后,按如下次序关闭部分气动阀:38号一6号一34号;采样完成后,为防止滴定过程产生气泡致使硫化染液样品缸难以清洗并使第二 PH电极和第二 ORP电极接触到硫化染液样品,在工业控制计算机和PLC的控制下,三号计量泵开始向硫化染液样品缸中注入分散剂,同时,第二循环泵开始以缓慢速度运行,使硫化染液样品在硫化染液样品缸和第二循环泵之间构成内部小循环,便于硫化染液样品与硫化分散剂充分混合;然后系统开始滴定,由四号计量泵向硫化染液样品缸中注入滴定剂,此时,第二循环泵仍然以缓慢速度运行,便于氧化还原反应的充分进行;滴定过程中,第二 PH电极和第二 ORP电极检测到的信号都传送到第二电极变送器,信号经第二电极变送器处理后传送到PLC的模拟量输入端口,PLC将这些模拟信号转换为数字信号之后传送到工业控制计算机,工业控制计算机根据滴定剂用量与电位的变化关系,绘制“滴定用量——电位”坐标图;滴定完成后,工业控制计算机采用二阶微商法计算出电位信号突变点,并根据电位突变点对应的氧化剂加入量、氧化剂浓度以及硫化染液样品体积计算出硫化染液中硫化物的浓度。
[0009] 上述步骤①中,系统处于工作状态时,第一 pH电极内部有第一电极温度传感器, 用于实时检测靛蓝染液样品的温度,温度信号传送至第一电极变送器后,在第一电极变送器中对所测得的PH值进行温度补偿,然后,第一电极变送器将补偿后的pH值传送至PLC的模拟输入端;第一 ORP电极将检测到的电位信号也传送至第一电极变送器;第一温度传感器将测得的温度信号传送至第一温度变送器中,再由第一温度变送器将信号传送到PLC模拟量输入端;位于靛蓝染槽中的电导率传感器将测得的电导率信号传送至电导率变送器, 再由电导率变送器将信号传送至PLC模拟量输入端;同理,第二 pH电极内部有第二电极温度传感器,用于实时检测硫化染液样品的温度,温度信号传送至第二电极变送器后,在第二电极变送器中对所测得的PH值进行温度补偿,然后,第二电极变送器将补偿后的pH值传送至PLC的模拟输入端;第二 ORP电极将检测到的电位信号也传送至第二电极变送器;第二温度传感器将测得的温度信号传送至第二温度变送器中,再由第二温度变送器将信号传送到PLC模拟量输入端。
[0010] 上述步骤②中,靛蓝或硫化染液组分检测完成后,对管道进行清洗;靛蓝组分检测完成后,即滴定完成后,第一循环泵停止运行,二号计量泵停止注入滴定剂;系统打开14号气动阀排放滴定后的废液,此时,1号、8号、9号和14号气动阀是打开的,废液排放干净后, 关闭14号气动阀和1号气动阀,软水清洗开始;按如下次序打开气动阀:17号一4号一7 号一29号,软水进入管道,清洗一段时间后,按如下次序关闭部分气动阀:¾号一7号一4 号一17号,靛蓝染液样品缸中充满软水,然后,第一循环泵以最大速度运行,靛蓝染液样品缸和第一循环泵之间构成内部小循环,加力清洗靛蓝染液样品缸,经过一定时间后,第一循环泵停止运行,打开14号气动阀和1号气动阀,排放清洗后废液,然后关闭14号气动阀和 1号气动阀1 ;如此清洗三次;第四次清洗时,按如下次序打开气动阀:17号一4号一7号 —29号,软水进入管道清洗一定时间后,再按如下次序关闭气动阀:29号一7号一8、9号 —号4号一I7号,软水被保留在靛蓝染液样品缸中,直到下次测量,以防止传感器干燥;同理,硫化组分检测完成后,即滴定完成后,第二循环泵停止运行,四号计量泵停止注入滴定剂;系统打开13号气动阀排放滴定后的废液,此时,3号、10号、11号与13号气动阀是打开的,废液排放干净后,关闭13号气动阀和3号气动阀,软水清洗开始;按如下次序打开气动阀:17号一2号一12号一沈号,软水进入管道,清洗一定时间后,按如下次序关闭部分气动阀:¾号一12号一2号一17号,则硫化染液样品缸中充满软水,然后,第二循环泵以最大速度运行,硫化染液样品缸和第二循环泵之间构成内部小循环,加力清洗硫化染液样品缸, 经过一定时间后,第二循环泵停止运行,打开13号气动阀和3号气动阀,将清洗后废液排放掉,然后,关闭13号气动阀和3号气动阀;如此清洗三次;第四次清洗时,按如下次序打开气动阀:17号一2号一12号一26号,软水进入管道清洗一定时间后,再按如下次序关闭电磁阀:26号一12号一IOUl号一2号一17号,软水被保留在硫化染液样品缸中,直到下次测量,以防止传感器干燥。
[0011] 上述步骤②中,根据需要,可对管道进行热水、醋酸和漂水清洗。清洗之前,系统处于气动阀全关、靛蓝和硫化染液样品缸充满软水的待机状态;靛蓝在线检测装置的清洗: 按如下次序打开气动阀:8、9号一14号一1号,排放掉靛蓝染液样品缸中的软水,排净后, 关闭14号气动阀和1号气动阀;按如下次序打开气动阀:18号一4号一7号一25号和打开第一循环泵,进行热水清洗,第一循环泵为热水清洗提供动力;清洗完成后,再关闭第一循环泵和按如下次序关闭气动阀:25号一7号一8、9号一4号一18号;醋酸清洗和漂水清洗过程相同,系统处于气动阀全关、靛蓝染液样品缸充满软水的待机状态,按如下次序打开气动阀:8、9号一14号一1号,排放掉靛蓝染液样品缸中的软水,排净后,关闭14号气动阀和1号气动阀;然后打开和关闭相应的气动阀完成软水或热水清洗,完成后,靛蓝染液样品缸中充满软水或热水,按如下次序打开气动阀:8、9号一14号一1号,排放掉一半软水或热水,关闭14号气动阀,打开37号气动阀;打开第一循环泵,使第一循环泵以最大速度运行; 在工业控制计算机的控制下,醋酸由五号计量泵或漂水由六号计量泵向靛蓝染液样品缸注入醋酸或漂水;清洗完成后,关闭37号气动阀,打开14号气动阀,通过靛蓝排放管排放废液;硫化在线检测装置的清洗:在气动阀全关、硫化染液样品缸中充满软水的状态下,按如下次序打开气动阀:10、11号一13号一3号,排放掉硫化染液样品缸中的软水,排净后,关闭13号气动阀和3号气动阀;按如下次序打开气动阀:18号一2号一12号一22号,进行热水清洗,打开第二循环泵,为热水清洗提供动力;清洗完成后,关闭第二循环泵,再按如下次序关闭气动阀:22号一12号一10、11号一2号一18号;醋酸清洗和漂水清洗过程相同,系统处于气动阀全关、硫化染液样品缸充满软水的待机状态,按如下次序打开气动阀:10、11 号一13号一3号,排放掉硫化染液样品缸中的软水,排净后,关闭13号气动阀和3号气动阀;然后打开和关闭相应的气动阀完成软水或热水清洗,完成后,硫化染液样品缸中充满软水或热水,按如下次序打开气动阀:10、11号一13号一3号,排放掉一半软水或热水,关闭 13号气动阀,打开36号气动阀;打开第二循环泵,使第二循环泵以最大速度运行;在工业控制计算机的控制下,醋酸由五号计量泵或漂水由六号计量泵向样品缸注入醋酸或漂水;清洗完成后,关闭36号气动阀,打开13号气动阀,通过硫化排放管路排放废液;最后再将软水注入靛蓝或硫化染液样品缸中,进入待机状态。
[0012] 上述步骤②中,为有效保证测量结果的准确性,系统运行一段时间后要对第一、第二 PH电极和第一、第二 ORP电极进行标定;标定溶液为pH = 4或pH = 7或pH = 10的标准溶液;以PH = 7的标准溶液为例,标定第一 pH电极和第一 ORP电极的过程为:在清洗完成,气动阀全关闭和靛蓝染液样品缸充满软水状态下,打开8、9号一14号一1号一7号CN 102535071 A
—28号一33号,将靛蓝染液样品缸和标定缸中的软水排放掉,然后关闭全部气动阀;再按如下次序打开气动阀:19号一4号一8、9号一7号一28号一32号和第一循环泵,第一循环泵为标定作业提供动力,此时,标准溶液充满标定缸和靛蓝染液样品缸,工业控制计算机以标定缸中第三PH电极和第三ORP电极测得的数据为基准,通过与靛蓝染液样品缸中第一 PH电极和第一 ORP电极测得的数据进行对比,校准误差,标定靛蓝染液样品缸中第一 pH电极和第一 ORP电极;完成标定后,清洗管道,将软水注入标定缸和靛蓝染液样品缸;标定第二 PH电极和第二 ORP电极的过程为:在清洗完成,气动阀全关闭和硫化染液样品缸充满软水状态下,按如下次序打开气动阀:10、11号一13号一3号一12号一27号一33号,将硫化染液样品缸和标定缸中的软水排放掉,然后关闭全部气动阀;再按如下次序打开气动阀: 19号一2号一IOUl号一12号一27号一32号和第二循环泵,第二循环泵为标定作业提供动力,此时,标准溶液充满标定缸和硫化染液样品缸,工业控制计算机以标定缸中第三PH 电极和第三ORP电极测得的数据为基准,通过与硫化染液样品缸中第二 pH电极和第二 ORP 电极测得的数据进行对比,校准误差,标定硫化染液样品缸中第二 PH电极和第二 ORP电极; 完成标定后,清洗管道,将软水注入标定缸和硫化染液样品缸。
[0013] 上述步骤②中,整个染液组分检测过程可以在工业控制计算机的控制下自动完成,也可以由人工按照整个染液组分检测过程的操作步骤手动控制计算机完成;任何一条管路通道建立时,气动阀打开要遵循先开出口后开进口的原则,气动阀闭合要遵循先关闭进口再关闭出口的原则。这样做是为了防止发生管路中压力过大损坏设备的现象。
[0014] 本发明具有以下有益技术效果:
[0015] 本发明总的技术构思是:实时在线采集染色机染槽中的靛蓝或硫化染液样品,采用工业控制计算机和PLC为控制核心,利用电位滴定方法在线定时检测出染液中相应组分的浓度,还在线即时检测出各染液的PH值和温度值,检测完成后,进行废液排除和管道清洗。还可根据需要,对靛蓝或硫化染液样品缸中的检测电极(pH电极、ORP电极)进行标定, 以保证测量数据的准确性,从而保证染色织物的染色质量。
[0016] (1)本发明实现了对染液组分的在线自动检测,整个检测过程在工业控制计算机和PLC的控制下进行,从而可使染液的成分较为稳定而使束状染色机对纺织物的染色质量得到可靠保证。
[0017] (2)本发明实现了对染液组分的在线自动检测,使操作工人的劳动强度得到降低。
[0018] (3)本发明可实现对染液在线检测装置中的检测电极进行清洗和标定,有利于延长电极的使用寿命和确保测试结果的准确。
附图说明
[0019] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明:
[0020] 图1为本发明在染色机上使用时所采用的在线检测系统的原理示意框图。
[0021] 图2为图1方式中的在线检测系统的电气原理图。
[0022] 图3为图1方式中的在线检测系统的管路布局原理示意图。
具体实施方式
[0023] 参见图1,一种基于PLC的束状染色机的染液组分在线检测方法,包括如下步骤:[0024] ①设置在线检测系统,该系统包括工业控制计算机1、受控于工业控制计算机的 PLC2以及检测设备。工业控制计算机只与PLC相连接,进行信息交换,由PLC实现数据采集和控制在线检测系统的运行,包括采集变送器送来的检测数据和控制执行机构;检测设备包括靛蓝染液在线检测装置和硫化染液在线检测装置中的PH电极、ORP电极及其变送器、 温度传感器及温度变送器、电导率传感器及电导率变送器;执行机构包括靛蓝染液在线检测装置和硫化染液在线检测装置中的计量泵、采样泵、循环泵和变频器、电磁阀和气动阀。
[0025] 参见图2,工业控制计算机是含固态硬盘的HP TouchSmart触摸屏台式一体机,只与PLC通过232端口相连接。PLC的型号为欧姆龙CJlM PLC,它属模块化的中型PLC,由1块电源模块PA205R,1块CPU模块CJ1M-CPU22,1根电缆XW2Z-050B,1个接线端子XW2D-40G6, 3块开关量输出单元CJ1W-0C211,1块模拟量输入单元CJ1W-AD081,1块模拟量输入单元 CJ1W-AD041和1块模拟量输出单元CJ1W-DA041构成。
[0026] 参见图1和图3,上述步骤①中,靛蓝组分在线检测装置包括:靛蓝染液样品缸3、 第一 PH电极4和第一 ORP电极5及第一电极变送器6、第一温度传感器7及第一温度变送器 8、电导率传感器9及电导率变送器10、第一计量泵组11、第一采样泵12、第一循环泵13及第一变频器14 ;靛蓝染液的滴定溶液为靛蓝分散剂和靛蓝滴定剂;第一 pH电极与第一 ORP 电极安装在靛蓝染液样品缸中;第一 PH电极和第一 ORP电极都与第一电极变送器相连接, 与第一温度变送器相连接的第一温度传感器置于第一采样泵与第一循环泵之间的连接管道中,与电导率变送器相连接的电导率传感器置于靛蓝染槽15中;上述第一电极变送器、 第一温度变送器和电导率变送器与PLC相连接,第一计量泵组与PLC相连,第一循环泵通过第一变频器与PLC相连;靛蓝分散剂由第一计量泵组中的一号计量泵1101注入靛蓝染液样品缸中,靛蓝滴定剂由第一计量泵组中的二号计量泵1102注入靛蓝染液样品缸中;硫化组分在线检测装置包括:硫化染液样品缸16、第二 pH电极17和第二 ORP电极18及第二电极变送器19、第二温度传感器20及第二温度变送器21、第二计量泵组22、第二采样泵23、第二循环泵M及第二变频器25 ;硫化滴定溶液为硫化分散剂和硫化滴定剂;第二 pH电极与第二 ORP电极安装在硫化染液样品缸中;第二 pH电极和第二 ORP电极都与第二电极变送器相连接,与第二温度变送器相连接的第二温度传感器置于第二采样泵与第二循环泵之间的连接管道中,第二采样泵通过管道与硫化染槽沈相连;第二电极变送器和第二温度变送器与PLC相连接,第二计量泵组与PLC相连,第二循环泵通过第二变频器与PLC相连;硫化分散剂由第二计量泵组中的三号计量泵2201注入硫化染液样品缸中,硫化滴定剂由第二计量泵组中的四号计量泵2202注入硫化染液样品缸中;上述标定清洗装置包括标定缸27、第三PH电极28和第三ORP电极四及第三电极变送器30、第三计量泵组31 ;第三pH电极和第三ORP电极都与第三电极变送器相连接,第三电极变送器与PLC相连接,第三计量泵组与 PLC相连接;醋酸由第三计量泵组中的五号计量泵3101注入靛蓝或硫化染液样品缸,漂水由第三计量泵组中的六号计量泵3102注入靛蓝或硫化染液样品缸。
[0027] 上述靛蓝染液样品缸、硫化染液样品缸和标定缸均为自己加工制作的器件,靛蓝染液样品缸和硫化染液样品缸具有相同的结构和外观尺寸。以靛蓝染液样品缸为例:具有 7个接口禾Π 2个安装口,这7个接口分别为:与第一循环泵连通的2个接口,与一号计量泵和二号计量泵连通的2个接口,与大气连接的1个接口,与氮气连接的1个接口,用来采样的1个接口 ;2个安装口分别用来安装第一 pH电极和第一 ORP电极。标定缸与靛蓝染液样
14品缸的不同之处在于,标定缸只有5个接口和2个安装口,这5个接口分别为:1个pH = 4 的标准溶液进液口,1个pH = 7的标准溶液进液口,1个pH = 10的标准溶液进液口,1个出液口,1个与主管道连接口 ;2个安装口分别用来安装第三pH电极和第三ORP电极。
[0028] 参见图2和图3,上述第一、第二、第三pH电极为同一型号电极,型号为 MettlerToledoInpro 4250/PT 100,此电极是将参比电极和指示电极封装在一起组成的一体式电极,而且此电极含有温度传感器ptlOO。第一、第二、第三ORP电极为同一型号电极, 型号为Pt4805-DXK-S8,此电极也是将参比电极和指示电极封装在一起组成的一体式电极。 第一温度传感器和第二温度传感器均为PtlOO热电阻。上述电极或温度变送器可为同一型号的变送器,型号为MettlerToledo M300,MettlerToledo M300仪表为多参数变送器,可显示多种参数。M300仪表工作电压范围为直流20V-30V,由直流电源供电,可输出4_20mA的标准电流信号。电导率变送器型号为ftOminent D1C,工作电压为交流100V-240V,可输出 4-20mA的标准电流信号。第一温度变送器和第二温度变送器为ARTECH TR-PTlOO温度变送器。第一 PH电极和第一 ORP电极与第一电极变送器连接,第二 pH电极和第二 ORP电极与第二电极变送器连接,第三PH电极和第三ORP电极与第三电极变送器连接。pH电极将测得的PH值信号和温度信号传送给电极变送器,电极变送器对pH信号进行温度补偿,然后将补偿后的PH值以4-20mA的标准信号传送到PLC的模拟量输入端,ORP电极将测得的电位信号传送到电极变送器后,变送器再将电位信号以4-20mA的标准信号传送到PLC的模拟量输入端。电导率传感器与电导率变送器相连,电导率电极测得的电导率信号和温度信号传送到电导率变送器,电导率变送器对电导率进行温度补偿,再将补偿后的电导率以4-20mA的标准信号传送到PLC的模拟量输入端。第一温度传感器与第一温度变送器采用两线式相连, 第二温度传感器与第二温度变送器采用两线式相连,温度传感器测得的温度信号传送到温度变送器,温度变送器再将其以4-20mA的标准信号传送到PLC的模拟量输入端。
[0029] 参见见图2和图3,上述变频器型号为ABB ACS150,此变频器可提供故障指示,控制循环泵的启停和转速。循环泵型号为ftOMinent 0502PVDF。第一变频器与第一循环泵相连,第二变频器与第二循环泵相连。变频器接收来自PLC的控制信号,控制循环泵的启停和转速。共有6个计量泵即一号计量泵至六号计量泵,计量泵型号为ft^Minent Beta0计量泵接收来自PLC的控制信号,控制信号经MVDC-5VDC转换后,实现对计量泵的控制。电磁阀共38只,接收来自PLC的控制信号,控制气动阀的开关,气动阀的编号见图3。上述气动阀有38只,分别为1号气动阀32、2号气动阀33、3号气动阀34,标记以此类推,直至38号气动阀69,各气动阀与其相对应的一只电磁阀相连接,所有电磁阀与PLC相连接,气动阀由电磁阀控制,电磁阀由PLC控制;系统通过对不同气动阀的组合操作可打开不同的管道通路, 与计量泵和循环泵配合动作,实现整个系统功能:包括在线检测靛蓝或硫化染液组分浓度、 标定靛蓝或硫化染液样品缸中的电极或清洗系统。
[0030] ②染色机处于正常工作状态时,第一采样泵和第二采样泵始终处于运行状态,第一采样泵不间断地从靛蓝染槽中抽取染液,第二采样泵不间断地从硫化染槽中抽取染液。 当整个系统处于气动阀全关、靛蓝和硫化染液样品缸中充满软水的待机状态时,即不需要检测靛蓝和硫化染液组分时,第一采样泵抽取的靛蓝染液又被送回靛蓝染槽,即靛蓝染槽与第一采样泵之间构成外循环;第二采样泵抽取的硫化染液又被送回硫化染槽,即硫化染槽与第二采样泵之间构成外循环。[0031] 上述步骤②中,系统从气动阀全关而且靛蓝染液样品缸中充满软水的待机状态进入靛蓝染液组分检测工作状态时,按如下次序打开气动阀:8、9号一14号一1号,排放靛蓝染液样品缸中的软水,软水排放干净后,关闭全部气动阀;然后按如下次序打开气动阀:15 号一4号一8、9号一7号一24号,终止靛蓝染槽与第一采样泵之间的外循环,建立靛蓝染槽与系统内部管道之间的内循环;循环一段时间后,按如下次序关闭部分气动阀:¾号一7 号一4号一15号,终止内循环,重新建立靛蓝染槽与第一采样泵之间的外循环,系统开始采样;此时,靛蓝染液样品缸中充满了靛蓝染液,按如下次序打开气动阀:1号一35号一5号 —38号,采取定量靛蓝染液样品,排除多余染液;其中35号气动阀打开后,即向靛蓝染液样品缸通入氮气,目的是排尽靛蓝染液样品缸中的空气,防止靛蓝染液样品被氧化;采集的靛蓝染液样品位于8、9号气动阀所在的管道和第一循环泵中,随后,按如下次序关闭部分气动阀:38号一5号一35号,采样完成;为防止滴定过程产生气泡致使靛蓝染液样品缸难以清洗并使第一 PH电极和第一 ORP电极接触到靛蓝染液样品,在工业控制计算机的控制下, 一号计量泵开始向靛蓝染液样品缸中注入分散剂,同时,第一循环泵开始以缓慢速度运行, 使靛蓝染液样品在靛蓝染液样品缸和第一循环泵之间构成内部小循环,便于靛蓝染液样品与靛蓝分散剂充分混合;然后系统开始滴定,由二号计量泵向靛蓝染液样品缸中注入滴定齐U,此时,第一循环泵仍然以缓慢速度运行,便于氧化还原反应的充分进行;滴定过程中,第一PH电极和第一 ORP电极检测到的信号都传送到第一电极变送器,信号经第一电极变送器处理后传送到PLC的模拟量输入端口,PLC将这些模拟信号转换为数字信号之后传送到工业控制计算机,工业控制计算机根据滴定剂用量与电位的变化关系,绘制“滴定用量——电位”坐标图;完成滴定后,工业控制计算机采用二阶微商法计算出2个电位信号突变点,并根据第1个电位突变点对应的氧化剂加入量、氧化剂的浓度以及靛蓝染液样品的体积计算出染液中保险粉的浓度;再根据第2个电位突变点对应的氧化剂加入量、氧化剂的浓度以及靛蓝染液样品的体积计算出染液样品中靛蓝的浓度;同理,系统从气动阀全关而且硫化染液样品缸中充满软水的待机状态进入硫化染液组分检测工作状态时,按如下次序打开气动阀:10、11号一13号一3号,排放硫化染液样品缸中的软水,排放干净后,关闭全部气动阀;再按如下次序打开气动阀:16号一2号一IOUl号一12号一23号,终止硫化染槽与第二采样泵之间的外循环,建立硫化染槽与系统内部管道之间的内循环;循环一段时间后,按如下次序关闭部分气动阀:23号一12号一2号一16号,终止内循环,重新建立硫化染槽与第二采样泵之间的外循环,系统开始采样;此时,硫化染液样品缸中充满了硫化染液,按如下次序打开气动阀:3号一34号一6号一38号,采取定量硫化染液样品,排除多余染液;其中34号气动阀打开后,即向硫化染液样品缸通入氮气,目的是排尽硫化染液样品缸中的空气,防止硫化染液样品被氧化;采集的硫化染液样品位于10、11号气动阀所在的管道和第二循环泵中,然后,按如下次序关闭部分气动阀:38号一6号一34号;采样完成后,为防止滴定过程产生气泡致使硫化染液样品缸难以清洗并使第二 PH电极和第二 ORP电极接触到硫化染液样品,在工业控制计算机的控制下,三号计量泵开始向硫化染液样品缸中注入分散剂,同时,第二循环泵开始以缓慢速度运行,使硫化染液样品在硫化染液样品缸和第二循环泵之间构成内部小循环,便于硫化染液样品与硫化分散剂充分混合;然后系统开始滴定, 由四号计量泵向硫化染液样品缸中注入滴定剂,此时,第二循环泵仍然以缓慢速度运行,便于氧化还原反应的充分进行;滴定过程中,第二 PH电极和第二 ORP电极检测到的信号都传送到第二电极变送器,信号经第二电极变送器处理后传送到PLC的模拟量输入端口,PLC将这些模拟信号转换为数字信号之后传送到工业控制计算机,工业控制计算机根据滴定剂用量与电位的变化关系,绘制“滴定用量——电位”坐标图;滴定完成后,工业控制计算机采用二阶微商法计算出电位信号突变点,并根据电位突变点对应的氧化剂加入量、氧化剂浓度以及硫化染液样品体积计算出硫化染液中硫化物的浓度。
[0032] 上述步骤①中,系统处于工作状态时,第一 pH电极内部有第一电极温度传感器, 用于实时检测靛蓝染液样品的温度,温度信号传送至第一电极变送器后,在第一电极变送器中对所测得的PH值进行温度补偿,然后,第一电极变送器将补偿后的pH值传送至PLC的模拟输入端;第一 ORP电极将检测到的电位信号也传送至第一电极变送器;第一温度传感器将测得的温度信号传送至第一温度变送器中,再由第一温度变送器将信号传送到PLC模拟量输入端;位于靛蓝染槽中的电导率传感器将测得的电导率信号传送至电导率变送器, 再由电导率变送器将信号传送至PLC模拟量输入端;同理,第二 pH电极内部有第二电极温度传感器,用于实时检测硫化染液样品的温度,温度信号传送至第二电极变送器后,在第二电极变送器中对所测得的PH值进行温度补偿,然后,第二电极变送器将补偿后的pH值传送至PLC的模拟输入端;第二 ORP电极将检测到的电位信号也传送至第二电极变送器;第二温度传感器将测得的温度信号传送至第二温度变送器中,再由第二温度变送器将信号传送到PLC模拟量输入端。
[0033] 上述步骤②中,靛蓝或硫化染液组分检测完成后,对管道进行清洗;靛蓝组分检测完成后,即滴定完成后,第一循环泵停止运行,二号计量泵停止注入滴定剂;系统打开14号气动阀排放滴定后的废液,此时,1号、8号、9号和14号气动阀是打开的,废液排放干净后, 关闭14号气动阀和1号气动阀,软水清洗开始;按如下次序打开气动阀:17号一4号一7 号一29号,软水进入管道,清洗一段时间后,按如下次序关闭部分气动阀:¾号一7号一4 号一17号,靛蓝染液样品缸中充满软水,然后,第一循环泵以最大速度运行,靛蓝染液样品缸和第一循环泵之间构成内部小循环,加力清洗靛蓝染液样品缸,经过一定时间后,第一循环泵停止运行,打开14号气动阀和1号气动阀,排放清洗后废液,然后关闭14号气动阀和 1号气动阀1 ;如此清洗三次;第四次清洗时,按如下次序打开气动阀:17号一4号一7号 —29号,软水进入管道清洗一定时间后,再按如下次序关闭气动阀:¾号一7号一8、9号 —号4号一I7号,软水被保留在靛蓝染液样品缸中,直到下次测量,以防止传感器干燥;同理,硫化组分检测完成后,即滴定完成后,第二循环泵停止运行,四号计量泵停止注入滴定剂;系统打开13号气动阀排放滴定后的废液,此时,3号、10号、11号与13号气动阀是打开的,废液排放干净后,关闭13号气动阀和3号气动阀,软水清洗开始;按如下次序打开气动阀:17号一2号一12号一沈号,软水进入管道,清洗一定时间后,按如下次序关闭部分气动阀:26号一12号一2号一17号,则硫化染液样品缸中充满软水,然后,第二循环泵以最大速度运行,硫化染液样品缸和第二循环泵之间构成内部小循环,加力清洗硫化染液样品缸, 经过一定时间后,第二循环泵停止运行,打开13号气动阀和3号气动阀,将清洗后废液排放掉,然后,关闭13号气动阀和3号气动阀;如此清洗三次;第四次清洗时,按如下次序打开气动阀:17号一2号一12号一26号,软水进入管道清洗一定时间后,再按如下次序关闭电磁阀:26号一12号一IOUl号一2号一17号,软水被保留在硫化染液样品缸中,直到下次测量,以防止传感器干燥。[0034] 上述步骤②中,根据需要,可对管道进行热水、醋酸和漂水清洗。清洗之前,系统处于气动阀全关、靛蓝和硫化染液样品缸充满软水的待机状态;靛蓝在线检测装置的清洗: 按如下次序打开气动阀:8、9号一14号一1号,排放掉靛蓝染液样品缸中的软水,排净后, 关闭14号气动阀和1号气动阀;按如下次序打开气动阀:18号一4号一7号一25号和打开第一循环泵,进行热水清洗,第一循环泵为热水清洗提供动力;清洗完成后,再关闭第一循环泵和按如下次序关闭气动阀:25号一7号一8、9号一4号一18号;醋酸清洗和漂水清洗过程相同,系统处于气动阀全关、靛蓝染液样品缸充满软水的待机状态,按如下次序打开气动阀:8、9号一14号一1号,排放掉靛蓝染液样品缸中的软水,排净后,关闭14号气动阀和1号气动阀;然后打开和关闭相应的气动阀完成软水或热水清洗,完成后,靛蓝染液样品缸中充满软水或热水,按如下次序打开气动阀:8、9号一14号一1号,排放掉一半软水或热水,关闭14号气动阀,打开37号气动阀;打开第一循环泵,使第一循环泵以最大速度运行; 在工业控制计算机的控制下,醋酸由五号计量泵或漂水由六号计量泵向靛蓝染液样品缸注入醋酸或漂水;清洗完成后,关闭37号气动阀,打开14号气动阀,通过靛蓝排放管排放废液;硫化在线检测装置的清洗:在气动阀全关、硫化染液样品缸中充满软水的状态下,按如下次序打开气动阀:10、11号一13号一3号,排放掉硫化染液样品缸中的软水,排净后,关闭13号气动阀和3号气动阀;按如下次序打开电磁阀:18号一2号一12号一22号,进行热水清洗,打开第二循环泵,为热水清洗提供动力;清洗完成后,关闭第二循环泵,再按如下次序关闭气动阀:22号一12号一IOUl号一2号一18号;醋酸清洗和漂水清洗过程相同, 系统处于气动阀全关、硫化染液样品缸充满软水的待机状态,按如下次序打开气动阀:10、 11号一13号一3号,排放掉硫化染液样品缸中的软水,排净后,关闭13号气动阀和3号气动阀;然后打开和关闭相应的气动阀完成软水或热水清洗,完成后,硫化染液样品缸中充满软水或热水,按如下次序打开气动阀:10、11号一13号一3号,排放掉一半软水或热水,关闭13号气动阀,打开36号气动阀;打开第二循环泵,使第二循环泵以最大速度运行;在工业控制计算机的控制下,醋酸由五号计量泵或漂水由六号计量泵向硫化染液样品缸注入醋酸或漂水;清洗完成后,关闭36号气动阀,打开13号气动阀,通过硫化排放管路排放废液; 最后再将软水注入靛蓝或硫化染液样品缸中,进入待机状态。
[0035] 上述步骤②中,为有效保证测量结果的准确性,系统运行一段时间后要对第一、第二 PH电极和第一、第二 ORP电极进行标定;标定溶液为pH = 4或pH = 7或pH = 10的标准溶液;以PH = 7的标准溶液为例,标定第一 pH电极和第一 ORP电极的过程为:在清洗完成,气动阀全关闭和靛蓝染液样品缸充满软水状态下,打开8、9号一14号一1号一7号 —28号一33号,将靛蓝染液样品缸和标定缸中的软水排放掉,然后关闭全部气动阀;再按如下次序打开气动阀:19号一4号一8、9号一7号一28号一32号和第一循环泵,第一循环泵为标定作业提供动力,此时,标准溶液充满标定缸和靛蓝染液样品缸,工业控制计算机以标定缸中第三PH电极和第三ORP电极测得的数据为基准,通过与靛蓝染液样品缸中第一 PH电极和第一 ORP电极测得的数据进行对比,校准误差,标定靛蓝染液样品缸中第一 pH电极和第一 ORP电极;完成标定后,清洗管道,将软水注入标定缸和靛蓝染液样品缸;标定第二 PH电极和第二 ORP电极的过程为:在清洗完成,气动阀全关闭和硫化染液样品缸充满软水状态下,按如下次序打开气动阀:10、11号一13号一3号一12号一27号一33号,将硫化染液样品缸和标定缸中的软水排放掉,然后关闭全部气动阀;再按如下次序打开气动阀:19号一2号一IOUl号一12号一27号一32号和第二循环泵,第二循环泵为标定作业提供动力,此时,标准溶液充满标定缸和硫化染液样品缸,工业控制计算机以标定缸中第三PH 电极和第三ORP电极测得的数据为基准,通过与硫化染液样品缸中第二 pH电极和第二 ORP 电极测得的数据进行对比,校准误差,标定硫化染液样品缸中第二 PH电极和第二 ORP电极; 完成标定后,清洗管道,将软水注入标定缸和硫化染液样品缸。
[0036] 上述步骤②中,整个染液组分检测过程可以在工业控制计算机的控制下自动完成,也可以由人工按照整个染液组分检测过程的操作步骤手动控制计算机完成;任何一条管路通道建立时,气动阀打开要遵循先开出口后开进口的原则,气动阀闭合要遵循先关闭进口再关闭出口的原则。这样做是为了防止发生管路中压力过大损坏设备的现象。

Claims (8)

1. 一种基于PLC的束状染色机染液组分在线检测方法,其特征在于包括如下步骤: ①设置在线检测系统,该系统包括工业控制计算机、受控于工业控制计算机的PLC以及检测设备;工业控制计算机只与PLC相连接,进行信息交换,由PLC实现数据采集和控制在线检测系统的运行,包括采集变送器送来的检测数据和控制执行机构;检测设备包括靛蓝染液在线检测装置与硫化染液在线检测装置中的PH电极和ORP电极及其变送器、温度传感器及温度变送器、电导率传感器及电导率变送器,以及标定清洗装置中的PH电极和ORP 电极及其变送器;执行机构包括靛蓝染液在线检测装置与硫化染液在线检测装置中的计量泵、采样泵、循环泵和变频器、电磁阀和气动阀;②染色机处于正常工作状态时,靛蓝染液在线检测装置中的第一采样泵和硫化染液在线检测装置中的第二采样泵始终处于运行状态, 第一采样泵不间断地从靛蓝染槽中抽取染液,第二采样泵不间断地从硫化染槽中抽取染液;靛蓝染液组分检测过程为:当整个系统处于待机状态时,即不需要检测靛蓝染液组分时,第一采样泵抽取的靛蓝染液又被送回靛蓝染槽,即靛蓝染槽与第一采样泵之间构成外循环;当需要检测靛蓝染液组分时,终止靛蓝染槽与第一采样泵之间构成的外循环,第一采样泵抽取的靛蓝染液经第一循环泵到达靛蓝染液样品缸,又经过内部管道回到靛蓝染槽, 构成内循环,此时,靛蓝染液样品缸充满靛蓝染液,经过一定时间后,终止内循环,重新构建靛蓝染槽与第一采样泵之间的外循环,靛蓝染液组分在线检测装置开始采样;完成采样后, 开始滴定,即对所采集的靛蓝染液样品进行氧化还原滴定,随着氧化还原滴定过程的进行, 靛蓝染液组分在线检测装置中的第一 ORP电极检测到的电位信号发生变化,工业控制计算机同时绘制“滴定用量-电位”坐标图;完成滴定后,工业控制计算机采用二阶微商法计算出第一 ORP电极检测到的2个电位突变点,根据第1个电位突变点对应的氧化剂加入量、 氧化剂的浓度以及靛蓝染液样品的体积计算出染液中保险粉的浓度;根据第2个电位突变点对应的氧化剂加入量、氧化剂的浓度以及靛蓝染液样品的体积计算出染液样品中靛蓝的浓度;同时,靛蓝染液组分在线检测装置的第一 PH电极检测靛蓝染液样品的PH值,第一温度传感器检测管道中的靛蓝染液的温度,电导率传感器检测靛蓝染槽中的靛蓝染液的电导率;检测完成后,系统对管道进行清洗,然后系统进入待机状态,等待下一次检测;根据需要,系统还可对管道进行热水、醋酸和漂水清洗,以及对靛蓝染液样品缸中的第一 PH电极和第一 ORP电极进行标定;硫化物染液组分检测过程为:当整个系统处于待机状态时,即不需要检测硫化染液组分时,第二采样泵抽取的硫化染液又被送回硫化染槽,即硫化染槽与第二采样泵之间构成外循环;当需要检测硫化染液组分时,终止硫化染槽与第二采样泵之间构成的外循环,第二采样泵抽取的硫化染液经第二循环泵到达硫化染液样品缸,又经过内部管道回到硫化染槽,构成内循环,此时,硫化染液样品缸充满硫化染液,经过一定时间后,终止内循环,重新构建硫化染槽与第二采样泵之间的外循环,硫化染液组分在线检测装置开始采样;完成采样后,开始滴定,即对所采集的硫化染液样品进行氧化还原滴定,随着氧化还原滴定过程的进行,硫化染液组分在线检测装置的第二 ORP电极在线检测到的电位信号发生变化,工业控制计算机同时绘制“滴定用量-电位”坐标图,滴定完成后,工业控制计算机采用二阶微商法计算出第二 ORP电极检测到的电位信号突变点,并根据此时氧化剂的加入量、氧化剂的浓度以及硫化染液样品的体积计算出染液中硫化物的浓度;同时,硫化染液组分在线检测装置的第二 PH电极检测硫化染液样品的PH值,第二温度传感器检测管道中的硫化染液的温度;检测完成后,系统对管道进行清洗,然后系统进入待机状态,等待下一次检测;根据需要,系统还可对管道进行热水、醋酸和漂水清洗,以及对硫化染液样品缸中的第二 PH电极和第二 ORP电极进行标定。
2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的束状染色机染液组分在线检测方法,其特征在于:所述步骤①中,靛蓝组分在线检测装置包括:靛蓝染液样品缸、第一 PH电极和第一 ORP电极及第一电极变送器、第一温度传感器及第一温度变送器、电导率传感器及电导率变送器、第一计量泵组、第一采样泵、第一循环泵及第一变频器;靛蓝染液的滴定溶液为靛蓝分散剂和靛蓝滴定剂;第一 PH电极与第一 ORP电极安装在靛蓝染液样品缸中;第一 pH电极和第一 ORP电极都与第一电极变送器相连接,与第一温度变送器相连接的第一温度传感器置于第一采样泵与第一循环泵之间的连接管道中,与电导率变送器相连接的电导率传感器置于靛蓝染槽中;上述第一电极变送器、第一温度变送器和电导率变送器与PLC相连接,第一计量泵组与PLC相连,第一循环泵通过第一变频器与PLC相连;靛蓝分散剂由第一计量泵组中的一号计量泵注入靛蓝染液样品缸中,靛蓝滴定剂由第一计量泵组中的二号计量泵注入靛蓝染液样品缸中;硫化组分在线检测装置包括:硫化染液样品缸、第二 PH电极和第二 ORP电极及第二电极变送器、第二温度传感器及第二温度变送器、第二计量泵组、第二采样泵、第二循环泵及第二变频器;硫化滴定溶液为硫化分散剂和硫化滴定剂;第二 PH电极与第二 ORP电极安装在硫化染液样品缸中;第二 pH电极和第二 ORP电极都与第二电极变送器相连接,与第二温度变送器相连接的第二温度传感器置于第二采样泵与第二循环泵之间的连接管道中;第二电极变送器、和第二温度变送器与PLC相连接,第二计量泵组与PLC相连, 第二循环泵通过第二变频器与PLC相连;硫化分散剂由第二计量泵组中的三号计量泵注入硫化染液样品缸中,硫化滴定剂由第二计量泵组中的四号计量泵注入硫化染液样品缸中; 上述标定清洗装置包括标定缸、第三PH电极和第三ORP电极及第三电极变送器、第三计量泵组;第三pH电极和第三ORP电极都与第三电极变送器相连接,第三电极变送器与PLC相连接,第三计量泵组与PLC相连接;醋酸由第三计量泵组中的五号计量泵注入靛蓝或硫化染液样品缸,漂水由第三计量泵组中的六号计量泵注入靛蓝或硫化染液样品缸。上述气动阀有38只,分别为1号气动阀至38号气动阀,各气动阀与其相对应的一只电磁阀相连接, 所有电磁阀与PLC相连接,气动阀由电磁阀控制,电磁阀由PLC控制;系统通过对不同气动阀的组合操作可打开不同的管道通路,与计量泵和循环泵配合动作,实现整个系统功能:包括在线检测靛蓝或硫化染液组分浓度、标定靛蓝或硫化染液样品缸中的电极或清洗系统。
3.根据权利要求2所述的一种基于PLC的束状染色机染液组分在线检测方法,其特征在于:所述步骤②中,系统从气动阀全关而且靛蓝染液样品缸中充满软水的待机状态进入靛蓝染液组分检测工作状态时,按如下次序打开气动阀:8、9号一14号一1号,排放靛蓝染液样品缸中的软水,软水排放干净后,关闭全部气动阀;然后按如下次序打开气动阀:15号 —4号一8、9号一7号一24号,终止靛蓝染槽与第一采样泵之间的外循环,建立靛蓝染槽与系统内部管道之间的内循环;循环一段时间后,按如下次序关闭部分气动阀:¾号一7号 —4号一15号,终止内循环,重新建立靛蓝染槽与第一采样泵之间的外循环,系统开始采样;此时,靛蓝染液样品缸中充满了靛蓝染液,按如下次序打开气动阀:1号一35号一5号 —38号,采取定量靛蓝染液样品,排除多余染液;其中35号气动阀打开后,即向靛蓝染液样品缸通入氮气,目的是排尽靛蓝染液样品缸中的空气,防止靛蓝染液样品被氧化;采集的靛蓝染液样品位于8、9号气动阀所在的管道和第一循环泵中,随后,按如下次序关闭部分气动阀:38号一5号一35号,采样完成;为防止滴定过程产生气泡致使靛蓝染液样品缸难以清洗并使第一 PH电极和第一 ORP电极接触到靛蓝染液样品,在工业控制计算机的控制下, 一号计量泵开始向靛蓝染液样品缸中注入分散剂,同时,第一循环泵开始以缓慢速度运行, 使靛蓝染液样品在靛蓝染液样品缸和第一循环泵之间构成内部小循环,便于靛蓝染液样品与靛蓝分散剂充分混合;然后系统开始滴定,由二号计量泵向靛蓝染液样品缸中注入滴定剂,此时,第一循环泵仍然以缓慢速度运行,便于氧化还原反应的充分进行;滴定过程中,第一PH电极和第一 ORP电极检测到的信号都传送到第一电极变送器,信号经第一电极变送器处理后传送到PLC的模拟量输入端口,PLC将这些模拟信号转换为数字信号之后传送到工业控制计算机,工业控制计算机根据滴定剂用量与电位的变化关系,绘制“滴定用量——电位”坐标图;完成滴定后,工业控制计算机采用二阶微商法计算出2个电位信号突变点,并根据第1个电位突变点对应的氧化剂加入量、氧化剂的浓度以及靛蓝染液样品的体积计算出染液中保险粉的浓度;再根据第2个电位突变点对应的氧化剂加入量、氧化剂的浓度以及靛蓝染液样品的体积计算出染液样品中靛蓝的浓度;同理,系统从气动阀全关而且硫化染液样品缸中充满软水的待机状态进入硫化染液组分检测工作状态时,按如下次序打开气动阀:10、11号一13号一3号,排放硫化染液样品缸中的软水,排放干净后,关闭全部气动阀;再按如下次序打开气动阀:16号一2号一IOUl号一12号一23号,终止硫化染槽与第二采样泵之间的外循环,建立硫化染槽与系统内部管道之间的内循环;循环一段时间后,按如下次序关闭部分气动阀:23号一12号一2号一16号,终止内循环,重新建立硫化染槽与第二采样泵之间的外循环,系统开始采样;此时,硫化染液样品缸中充满了硫化染液,按如下次序打开气动阀:3号一34号一6号一38号,采取定量硫化染液样品,排除多余染液;其中34号气动阀打开后,即向硫化染液样品缸通入氮气,目的是排尽硫化染液样品缸中的空气,防止硫化染液样品被氧化;采集的硫化染液样品位于10、11号气动阀所在的管道和第二循环泵中,然后,按如下次序关闭部分气动阀:38号一6号一34号;采样完成后,为防止滴定过程产生气泡致使硫化染液样品缸难以清洗并使第二 PH电极和第二 ORP电极接触到硫化染液样品,在工业控制计算机的控制下,三号计量泵开始向硫化染液样品缸中注入分散剂,同时,第二循环泵开始以缓慢速度运行,使硫化染液样品在硫化染液样品缸和第二循环泵之间构成内部小循环,便于硫化染液样品与硫化分散剂充分混合;然后系统开始滴定, 由四号计量泵向硫化染液样品缸中注入滴定剂,此时,第二循环泵仍然以缓慢速度运行,便于氧化还原反应的充分进行;滴定过程中,第二 PH电极和第二 ORP电极检测到的信号都传送到第二电极变送器,信号经第二电极变送器处理后传送到PLC的模拟量输入端口,PLC将这些模拟信号转换为数字信号之后传送到工业控制计算机,工业控制计算机根据滴定剂用量与电位的变化关系,绘制“滴定用量——电位”坐标图;滴定完成后,工业控制计算机采用二阶微商法计算出电位信号突变点,并根据电位突变点对应的氧化剂加入量、氧化剂浓度以及硫化染液样品体积计算出硫化染液中硫化物的浓度。
4.根据权利要求3所述的一种基于PLC的束状染色机染液组分在线检测方法,其特征在于:所述步骤①中,系统处于工作状态时,第一 PH电极内部有第一电极温度传感器,用于实时检测靛蓝染液样品的温度,温度信号传送至第一电极变送器后,在第一电极变送器中对所测得的PH值进行温度补偿,然后,第一电极变送器将补偿后的pH值传送至PLC的模拟输入端;第一 ORP电极将检测到的电位信号也传送至第一电极变送器;第一温度传感器将测得的温度信号传送至第一温度变送器中,再由第一温度变送器将信号传送到PLC模拟量输入端;位于靛蓝染槽中的电导率传感器将测得的电导率信号传送至电导率变送器,再由电导率变送器将信号传送至PLC模拟量输入端;同理,第二 pH电极内部有第二电极温度传感器,用于实时检测硫化染液样品的温度,温度信号传送至第二电极变送器后,在第二电极变送器中对所测得的PH值进行温度补偿,然后,第二电极变送器将补偿后的pH值传送至 PLC的模拟输入端;第二 ORP电极将检测到的电位信号也传送至第二电极变送器;第二温度传感器将测得的温度信号传送至第二温度变送器中,再由第二温度变送器将信号传送到 PLC模拟量输入端。
5.根据权利要求4所述的一种基于PLC的束状染色机染液组分在线检测方法,其特征在于:所述步骤②中,靛蓝或硫化染液组分检测完成后,对管道进行清洗;靛蓝组分检测完成后,即滴定完成后,第一循环泵停止运行,二号计量泵停止注入滴定剂;系统打开14号气动阀排放滴定后的废液,此时,1号、8号、9号和14号气动阀是打开的,废液排放干净后,关闭14号气动阀和1号气动阀,软水清洗开始;按如下次序打开气动阀:17号一4号一7号 —29号,软水进入管道,清洗一段时间后,按如下次序关闭部分气动阀:¾号一7号一4号 —17号,靛蓝染液样品缸中充满软水,然后,第一循环泵以最大速度运行,靛蓝染液样品缸和第一循环泵之间构成内部小循环,加力清洗靛蓝染液样品缸,经过一定时间后,第一循环泵停止运行,打开14号气动阀和1号气动阀,排放清洗后废液,然后关闭14号气动阀和1 号气动阀;如此清洗三次;第四次清洗时,按如下次序打开气动阀:17号一4号一7号一29 号,软水进入管道清洗一定时间后,再按如下次序关闭气动阀:29号一7号一8、9号一号4 号一17号,软水被保留在靛蓝染液样品缸中,直到下次测量,以防止传感器干燥;同理,硫化组分检测完成后,即滴定完成后,第二循环泵停止运行,四号计量泵停止注入滴定剂;系统打开13号气动阀排放滴定后的废液,此时,3号、10号、11号与13号气动阀是打开的,废液排放干净后,关闭13号气动阀和3号气动阀,软水清洗开始;按如下次序打开气动阀:17 号一2号一12号一26号,软水进入管道,清洗一定时间后,按如下次序关闭部分气动阀: 26号一12号一2号一17号,则硫化染液样品缸中充满软水,然后,第二循环泵以最大速度运行,硫化染液样品缸和第二循环泵之间构成内部小循环,加力清洗硫化染液样品缸,经过一定时间后,第二循环泵停止运行,打开13号气动阀和3号气动阀,将清洗后废液排放掉, 然后,关闭13号气动阀和3号气动阀;如此清洗三次;第四次清洗时,按如下次序打开气动阀:17号一2号一12号一沈号,软水进入管道清洗一定时间后,再按如下次序关闭电磁阀: 26号一12号一IOUl号一2号一17号,软水被保留在硫化染液样品缸中,直到下次测量, 以防止传感器干燥。
6.根据权利要求5所述的一种基于PLC的束状染色机染液组分在线检测方法,其特征在于:上述步骤②中,根据需要,系统还可对管道进行热水、醋酸和漂水清洗;清洗之前,系统处于气动阀全关、靛蓝和硫化染液样品缸充满软水的待机状态;靛蓝在线检测装置的清洗:按如下次序打开气动阀:8、9号一14号一1号,排放掉靛蓝染液样品缸中的软水,排净后,关闭14号气动阀和1号气动阀;按如下次序打开气动阀:18号一4号一7号一25号和打开第一循环泵,进行热水清洗,第一循环泵为热水清洗提供动力;清洗完成后,再关闭第一循环泵和按如下次序关闭气动阀:25号一7号一8、9号一4号一18号;醋酸清洗和漂水清洗过程相同,系统处于气动阀全关、靛蓝染液样品缸充满软水的待机状态,按如下次序打开气动阀:8、9号一14号一1号,排放掉靛蓝染液样品缸中的软水,排净后,关闭14号气动阀和1号气动阀;然后打开和关闭相应的气动阀完成软水或热水清洗,完成后,靛蓝染液样品缸中充满软水或热水,按如下次序打开气动阀:8、9号一14号一1号,排放掉一半软水或热水,关闭14号气动阀,打开37号气动阀;打开第一循环泵,使第一循环泵以最大速度运行;在工业控制计算机的控制下,醋酸由五号计量泵或漂水由六号计量泵向靛蓝染液样品缸注入醋酸或漂水;清洗完成后,关闭37号气动阀,打开14号气动阀,通过靛蓝排放管排放废液;硫化在线检测装置的清洗:在气动阀全关、硫化染液样品缸中充满软水的状态下,按如下次序打开气动阀:10、11号一13号一3号,排放掉硫化染液样品缸中的软水,排净后, 关闭13号气动阀和3号气动阀;按如下次序打开电磁阀:18号一2号一12号一22号,进行热水清洗,打开第二循环泵,为热水清洗提供动力;清洗完成后,关闭第二循环泵,再按如下次序关闭气动阀:22号一12号一IOUl号一2号一18号;醋酸清洗和漂水清洗过程相同,系统处于气动阀全关、硫化染液样品缸充满软水的待机状态,按如下次序打开气动阀: 10、11号一13号一3号,排放掉硫化染液样品缸中的软水,排净后,关闭13号气动阀和3号气动阀;然后打开和关闭相应的气动阀完成软水或热水清洗,完成后,硫化染液样品缸中充满软水或热水,按如下次序打开气动阀:10、11号一13号一3号,排放掉一半软水或热水, 关闭13号气动阀,打开36号气动阀;打开第二循环泵,使第二循环泵以最大速度运行;在工业控制计算机的控制下,醋酸由五号计量泵或漂水由六号计量泵向样品缸注入醋酸或漂水;清洗完成后,关闭36号气动阀,打开13号气动阀,通过硫化排放管路排放废液;最后再将软水注入靛蓝或硫化染液样品缸中,进入待机状态。
7.根据权利要求6所述的一种基于PLC的束状染色机染液组分在线检测方法,其特征在于:上述步骤②中,为有效保证测量结果的准确性,系统运行一段时间后要对第一、第二 PH电极和第一、第二 ORP电极进行标定;标定溶液为pH = 4或pH = 7或pH = 10的标准溶液;以PH = 7的标准溶液为例,标定第一 pH电极和第一 ORP电极的过程为:在清洗完成,气动阀全关闭和靛蓝染液样品缸充满软水状态下,打开8、9号一14号一1号一7号一28号 —33号,将靛蓝染液样品缸和标定缸中的软水排放掉,然后关闭全部气动阀;再按如下次序打开气动阀:19号一4号一8、9号一7号一28号一32号和第一循环泵,第一循环泵为标定作业提供动力,此时,标准溶液充满标定缸和靛蓝染液样品缸,工业控制计算机以标定缸中第三PH电极和第三ORP电极测得的数据为基准,通过与靛蓝染液样品缸中第一 pH电极和第一 ORP电极测得的数据进行对比,校准误差,标定靛蓝染液样品缸中第一 pH电极和第一 ORP电极;完成标定后,清洗管道,将软水注入标定缸和靛蓝染液样品缸;标定第二 pH电极和第二 ORP电极的过程为:在清洗完成,气动阀全关闭和硫化染液样品缸充满软水状态下,按如下次序打开气动阀:10、11号一13号一3号一12号一27号一33号,将硫化染液样品缸和标定缸中的软水排放掉,然后关闭全部气动阀;再按如下次序打开气动阀:19号一2 号一IOUl号一12号一27号一32号和第二循环泵,第二循环泵为标定作业提供动力,此时,标准溶液充满标定缸和硫化染液样品缸,工业控制计算机以标定缸中第三PH电极和第三ORP电极测得的数据为基准,通过与硫化染液样品缸中第二 pH电极和第二 ORP电极测得的数据进行对比,校准误差,标定硫化染液样品缸中第二PH电极和第二ORP电极;完成标定后,清洗管道,将软水注入标定缸和硫化染液样品缸。
8.根据权利要求7所述的一种基于PLC的束状染色机染液组分在线检测方法,其特征CN 102535071 A_在于:所述步骤②中,整个染液组分检测过程可以在工业控制计算机和PLC的控制下自动完成,也可以由人工按照整个染液组分检测过程的操作步骤手动控制完成;任何一条管路通道建立时,气动阀打开要遵循先开出口后开进口的原则,气动阀闭合要遵循先关闭进口再关闭出口的原则。
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