CN2039316U - 染缸升温电脑控制仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的是一种染缸升温电脑控制仪。目前，染缸升温均由人工控制，很难达到理论工艺升温曲线的要求，一等品率低，劳动强度大。本实用新型采用测温探头，将染缸中温度变化转换成电信号，经微机处理后，根据量值与理论工艺升温曲线的偏差量，控制蒸汽阀门开大或开小，从而控制染缸温度的升、降。采用本实用新型后，染缸升温与理论工艺升温曲线只相差±0.5℃，提高了一等品率，减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率。

Description

本实用新型关于染缸升温电脑控制仪。

目前，印染行业的染色过程皆由人工手动操作，工艺人员根据不同的织物和纤维及其染料配比规定不同的染色升温时间，工人据此在染缸旁凭经验直接控制蒸汽阀门的大小，以达到控制温度的目的。由于操作全凭经验，尤其当蒸汽压力发生变化时，很难使实际升温过程完全符合工艺规定的要求，其次，就同一工艺，不同的操作工人，执行的工艺也不尽相同，即使同一个工人，相同的工艺，由于不同的缸次，其重演性也难保证一致，再者，操作过程中，工人寸步不离染缸，尤其在夏天，气温高，工人的劳动强度很大。另外，随着石油化工的发展，化纤染色占织物和纤维染色的比例越来越大，而化纤的染色对温度控制的要求更高，当温度在某一区域内仅变化1℃时，会引起上染率变化20％左右。因此，目前相当一部分印染厂的一等品率很难达到纺织部规定的90％标准。为此，印染行业急需一种能在染色过程中自动控制温升的仪器，以提高产品的一等品率。

本实用新型的目的就是提供一种由电脑控制染缸升温的仪器，使染色过程中温度及时间严格按选定的工艺参数，自动控制升温过程，保证上染率，提高产品的一等品率及工作效率，减轻工人的劳动强度。

本实用新型主要由铂热电阻测温探头将染缸温度的变化值转换成电信号，经桥式放大电路放大后，由模数转换器转换成数字量，送到微机内，微机将此数字量与选定的工艺升温曲线上的参数进行对比处理后，得出一个偏差值，再经数模转换器还原成模拟量，通过伺服放大器使执行机构——直行程比例电动阀工作，以达到控制阀门的开启度，即控制蒸汽的流量，最终达到控制温度的目的。

附图描述了本实用新型的一个实施例。

图1为本实用新型的原理方框图；

图2为本实用新型的控制线路图；

图3为本实用新型的结构外形示意图；

图4为桥式放大器一般馈电法线路示意图；

图5为桥式放大器合理桥臂馈电法线路示意图；

图6为恒流源线路示意图；

图7为桥式放大电路示意图；

图8为伺服放大器线路示意图；

图9为本实用新型的面板结构图；

图10为染缸升温工艺曲线图。

本实用新型的由测温探头1、高增益低漂移自稳零放大器2、模数转换器4、数模转换器25、微机10、光电隔离器22、24、伺服放大器53、直行程比例电动阀控制电路54组成。微机10上接有显示器55、拨码开关11、控制按钮57、音响58、打印机47，同时，还考虑到工厂实行计算机科学管理的需要，预设有上位机接口7。微机10由单片机20、蕊片17、存贮器8、寄存器56、脉冲发生器48组成。蕊片17内预先存放了30条常用工艺升温曲线，若采用其他工艺曲线，更换蕊片即可。另外，蕊片17内还存放了失调电压自动补偿及保证染色中途停电后又复电时，染缸升温仍按原升温工艺曲线继续染色的软件。

本实用新型由测温探头1，即铂热电阻42将染缸中温度变化值转换成电阻变化值，经桥式放大电路放大后，将信号送至微机处理。为减少测温探头1的测量误差，提高测量精度，本实用新型采用折线拟合法，使测温探头测温误差＜0.1℃。在桥式放大电路中，高增益低漂移自稳零放大器2的馈电，一般采用由铂热电阻42与电阻43、44、45组成的桥式电路，电路中的T、B两点接高增益低漂移自稳零放大器2，其中B点的电位固定，T点的电位随铂电阻42的变化而变化，其电位为Vt＝〔It·R（t）／R＋R（t）〕·R（t），可见，Vt不正比于R（t），流经铂电阻42的电流It随R（t）的变化而变化，当染缸温度变化反映为R（t）的变化，It也随之改变。因此，在工作温度范围内，由于电流的变化产生了送至放大器的电信号产生非线性误差，这将直接影响最终的测温精度。为此，本实用新型采用合理的桥臂馈电法，满意地解决了上述问题，电路由恒流源46、铂热电阻42、电阻44、45组成，此电路中，T点的电位Vt＝I·R（t），电流I为恒电流，I不随R（t）的变化而变化，因而就不会出现上面所述的误差。恒流源46的电路由电阻60、61、62、64、65、运算放大器63、66组成，电路中

Uh＝〔E－（E－Ut）／2R〕·R＝（E＋Ut）／2

I＝〔2Uh－Ut〕／R＝E／R

式中，I与R（t）无关，故为恒电流。

本实用新型的桥式放大电路，由恒流源46、高增益低漂移自稳零放大器2、缓冲放大器74、电阻67、68、70、71、76、77、79、80、81、82、电容72、78、83、84、二极管69、73、三极管75组成。

来自铂热电阻42上的信号经桥式放大电路放大后，灵敏度为20mv／℃，此信号被送至带单片机的控制板，在此板中，输入信号经模数转换器4处理后，将此模拟量变成数字量，经缓冲门5送至单片机20，单片机20一方面在蕊片17内取得由拨码开关11所选定的工艺曲线所规定的温度。将其与来自放大器的实测温度相比较，另一方面将被测温度经显示用寄存器30、31、32、33送至显示器55显示。

拨码开关11共有6位，拨码开关11位于面板中下部，首位拨码为工况选择码：“0”——失调电压补偿；“1”——升温工艺曲线选择；“2”——染液预热；“5”——染色中途停电后又复电时，染缸仍按工艺升温曲线继续升温。选择工艺曲线时，拨末两位拨码即可，如采用15号工艺曲线，则将末两位拨码拨为“1”、“5”，同时，显示器55的51、52位上显示出同样的数码。

失调电压补偿：仪器接通电源尚未进入工作状态时，由于工作现场布线长度不同以及元器件不可能完全对称，故高增益低漂移自稳零放大器2的两信号输出端的电压不可能完全平衡。一般来说该不平衡量需现场调整，本实用新型采用软件办法加以解决，因而，整机组装好后，只需粗调平衡即可，现场使用时，可保证失调电压值在0^－99mv范围内。为提高测量精度，在仪器进入工作状态之前，需对失调电压进行补偿。用R＝46欧的精密线绕电阻代替温度探头，接在染缸旁的一组引出线上，接通电源后，测得高增益低漂移自稳零放大器2输出端的电压值为Vos，而后补偿失调电压：

（1）将拨码开关11的首位拨码置“0”位置；

（2）将拨码开关11的末二位拨码置Vos值，如Vos＝8mv则末两位拨码为“0”与“8”；

（3）按一下标有“工作”的按钮139，仪器面板142左上方的显示器55便显示出“0.008”，它表示仪器已接受你的命令，执行补偿失调电压。

染缸工艺升温曲线的选定过程：

（1）将拨码开关11的首位拨码置“1”；

（2）将拨码开关11的末位拨码置上所需的升温工艺曲线序号；

（3）按一下标有“工作”的按钮139，仪器面板左上方显示器55上便显示出相应的数码，仪器接受命令，选出所需升温工艺曲线。

染液预热过程：

将拨码开关11的首位拨码置“2”的位置，按一下标有“工作”的按钮139，此时，仪器便进入染液预热阶段，仪器将蒸汽阀门开到最大，染液快速加热，并由单片机20将所测温度经显示用寄存器30、31、32、33送至显示器55显示，单片机20将从蕊片17内选定的升温工艺曲线所规定的预热温度，与来自高增益低漂移自稳零放大器2的实测温度相比较，当割测温度达到预定的预热温度时，单片机20立即发出指令，关闭阀门，同时，显示器55显示FEED，并由蜂鸣器发出声响报警。此时，可由仪器使用人员通知操作工人装料，待装料完毕，按一次“工作”按钮139，即转入自动程序升温控制阶段。

自动程序升温控制过程：

首先把所选定的工艺升温曲线从蕊片17中取出，在每一程序段内，每升0.5℃为一时间间隔，从而使之逐段预置定时升温，当实际温度低于预置温度，单片机20便发出阀门开度正的增量信号，此增量信号通过缓冲门21，再经光电隔离器22、24送至数模转换器25后，此增量信号变成模拟量，一方面送至面板142上中部左侧表头34，显示其要求阀门打开的开度，另一方面送至伺服放大器53。本实用新型提供的伺服放大器53，不同于现有分离元件组成的伺服放大器，它由四运放集成块26、27、电阻85、86、87、88、89、92、93、94、96、97、100、103、102、105、106、108、109、110、115、116、119、120、121、123、场效应管118、二极管90、95、122、124、电容91、98、99、101、104、117、125、126、由电阻111、114、三极管112、113组成的达林顿电路143、继电器39、40、开关36、37、38组成，四运放集成块26、27上分别接有表头34、35。工作时，四运放集成块26的一运放送出标准电压5V，作为直行程比例电动阀位置反馈信号的电源；另一运放与数模变换器组成输出微机10的开度指令信息，此信息接微机开度指令电压表，同时又送至四运放集成块27，作减法运算，减法运算的另一个信息是来自阀门位置反馈信号，它经四运放集成块27的（12）、（13）、（14）脚组成的另一个运放的缓冲门送至四运放集成块27的（1）、（2）、（3）脚组成的减法器，减法器从（1）脚输出二者之差信号，经场效应管118的50Hz调制后，再输至四运放集成块27的（5）、（6）、（7）脚组成的另一个运放进行高增益放大，呈50Hz的方波，方波相位与差信号的极性有关，此信号去驱动达林顿电路143，当开关38置于自动位置，加于继电器39、40上的电源为幅度相等极性相反的交流50Hz，由它组成解调器。即当实测温度小于预置温度时，也就是当微机指令信号大于位置反馈信号时，继电器39吸合，阀门便向打开方向移动，而阀门的位置反馈信号由位置反馈电位器41一方面送至面板中部右侧表头显示其开度，另一方面与要求打开阀门开度的信号进行比较，若不足，继电器39继续吸合，它使反馈信号不断增大，直至平衡，继电器39释放为止。若实测温度大于预置温度，单片机20发出负的增量信号，使继电器40吸合，阀门逐渐关小，直至平衡为止，此时，继电器39、40均处于释放位置。

上述这一过程，始终使被测温度与预置温度保持在±0.5℃误差之内。每当走完预置升温0.5℃所规定的时间，再进入另一个升温0.5℃的阶段。这个时间定时脉冲是由集成块16、补偿电容127、128、晶体129及电阻130组成的秒脉冲发生器和3分频电路15、10分频电路14组成的周期为30秒的脉冲发生器48产生的，它所产生的时间定时脉冲被送至单片机20，每30秒发出一个脉冲，作为定时用。10分频电路14还提供1分钟一个脉冲给单片机20，进行中断处理，把此时实测温度纪录在存贮器8中。这样走完一段又一段程序，直至结束，显示器显示FISH。

本实用新型还配有打印机47，若要打印本次染色控温的结果，则可按一次面板142右下侧标有“打印”标志的按钮138，仪器便将存贮器8中存贮的实测温度数据通过缓冲门6送至打印机47。打印机47采用LASER    PP40。打印机47打印出来的图形，二条绿色曲线145、147为理论工艺升温曲线±0.5℃的曲线，兰色曲线146为染缸实际工作温度曲线。如兰色曲线146落在二条绿色曲线145、147之间，则说明工作正常。

本实用新型还设有直行程比例电动阀手动机构，以便进行手动检查。手动检查时，将面板142右侧中部的横向拨动开关136置于“手动”的位置，若按标“开”字的按钮140，相应的标有“开”字的红灯134亮，此时比例电动阀应将阀门逐步开大，同时，面板142中部的右侧表头35的指针向大的方向偏移，若按下标有“闭”字的按钮141，则绿色指示灯135亮，同时，表头35应向小的方向偏移，阀门逐渐关小。

若染色中途发生停电后又复电时，本仪器通过将拨码开关11的首位码拨至“3”，则经微机处理后，仪器便会跳过预热阶段，自动跟踪至相应升温段次继续工作下去。

另外，仪器面板142上还设有计时钟133及总开关59、气阀电源开关132、电源指示灯131。

采用了本实用新型提供的染缸升温电脑控制仪后，染缸实际升温与理论工艺升温曲线只差±0.5℃，完全可以满足毛、麻、丝、绸、棉、混纺、化纤等染色工艺要求，保证了染色的重演性，在一等品率为90％的基础上，可增加5％，且使用本实用新型后，染色升温工艺曲线更趋合理，从而缩短染色时间，五只染缸的产量可以达到原来6只染缸的产量，提高生产效率，大大减轻了工人的劳动强度。另外，工艺人员编制新工艺时，采用本实用新型可获得最佳的工艺曲线。

Claims (10)

1、染缸升温电脑控制仪，其特征在于由测温探头1，即铂热电阻42、桥式放大电路、模数转换器4、数模转换器25、光电隔离器22、24、微机10、伺服放大器53、直行程比例电动阀控制电路54组成。微机10接有寄存器56、显示器55、拨码开关11、控制按钮57、音响58、打印机47，同时还设有上位机接口7。

2、按权利要求1所述的染缸升温电脑控制仪，其特征在于微机10由单片机20、蕊片17、存贮器8、寄存器56、脉冲发生器48组成。

3、按权利要求1、2所述的染缸升温电脑控制仪，其特征在于脉冲发生器48由10分频电路14、3分频电路15以及由集成块16、补偿电容127、128、晶体129、电阻130组成的秒脉冲发生器组成。

4、按权利要求1、3所述的染缸升温电脑控制仪，其特征在于恒流源46由电阻60、61、62、64、65、运算放大器63、66组成。

5、按权利要求1所述的染缸升温电脑控制仪，其特征在于伺服放大器53由四运放集成块26、27、电阻85、86、87、88、89、92、93、94、96、97、100、103、102、105、106、108、109、110、115、116、119、120、121、123、场效应管118、二极管90、95、122、124、电容91、98、99、101、104、117、125、126以及电阻111、114、三极管112、113组成的达顿电路143组成。

6、按权利要求1、5所述的染缸升温电脑控制仪，其特征在于四运放集成块26、27上分别接有表头34、35。

7、按权利要求1所述的染缸升温电脑控制仪，其特征在于桥式放大电路由恒流源46、高增益低漂移自稳零放大器2、缓冲放大器74、电阻67、68、70、71、76、77、79、80、81、82、电容72、78、83、84、二极管69、73、三极管75组成。

8、按权利要求1、2所述的染缸升温电脑控制仪，其特征在于蕊片17内存贮有30个预选的升温工艺曲线。

9、按权利要求1所述的染缸升温电脑控制仪，其特征在于直行程比例电动阀控制电路54由继电器39、40、开关36、37、38组成。

10、按权利要求1所述的染缸升温电脑控制仪，其特征在于测量失调电压时有一只取代铂热电阻的精密线绕电阻R，其阻值为46欧。

Images