S7-1200PLC在染整预处理碱浓度测量控制系统中的应用探讨

甄文虎

（江苏红旗印染机械有限公司，江苏 无锡214028）

印染行业是国民经济发展的重要支撑行业，其通过对纺织品进行精细化加工，以此来提高其附加值。需要指出的是，胚布、原纱通常需要先进行染整加工，然后方能实际使用。所谓染整，从基础层面来分析，即为一种对织物、纱线、纤维等组织材料开展诸如化学处理等操作的工艺过程，其与机织、纺纱或者针织生产相融合，构建了纺织物的整个生产架构。染整质量的好坏会直接影响着纺织品的实际使用价值，其中，之所以要进行预处理，主要目的就是将纺织材料当中的杂质给去除掉，为后续染色、印花等工作的顺利开展提供切实方便，从而获得更好的加工效果（又被称之为练漂）。在练漂时，碱浓度对其有着较大影响，因此，严格控制碱液浓度，有助于纺织物使用性能的提升，而且还有利于纺织物档次及附加值的提高。本文就染整预处理碱浓度测量控制系统当中S7-1200PLC 的应用作一剖析。

1 染整预处理工艺分析

染整预处理又被称之为练漂，主要借助三个过程来实现，即漂白、煮练与退浆。（1）退浆。退浆实为对织物进行煮练前的一种化学处理，其主要作用就是将原布的浆料去除掉，为后续煮练、漂白加工等工作提供便利。针对我国的织物来讲，其退浆一般用碱退浆的方法来处理。原因在于此方法能够合理利用煮练或者丝光后的废碱液，因而有助于退浆成本的降低。（2）煮练。其主要作用就是将含氮物质、蜡状物质、棉籽壳、果胶物质等给去除掉，而在此过程中所用的是烧碱。所采用的煮练锅实为一种间歇式的煮练设备，通常比较轻薄，可在退浆之后，利用少件（织物重量的3～4%）、肥皂（0.5～0.75%）、硅酸钠（0.5%），于特定压力下（195MPa），循环煮练3～5 小时，后用热水、冷水进行清洗。（3）漂白。此操作能够将色素、残余物质给清除掉，使织物白度稳定，另外，纤维免遭损坏。需要指出的是，针对棉织物、棉布来讲，其主要采用的漂白剂为氧化剂，比如亚氯酸钠、次氯酸钠等；而对于合成纤维来讲，通常还会用到过醋酸、过硼酸铵等。为了使白度满足要求，并最大程度减少纤维氧化所造成的损伤，在对氧化剂进行实际使用时，需要对漂液的pH 值、浓度以及漂白时间、温度等施加严格控制，从而得到优质的漂白效果。

2 碱浓度测量控制系统的软、硬件设计

2.1 硬件配置

2.1.1 选择碱浓度监控装置控制器

因系统工作环境比较恶劣（大多在工厂车间），车间设置有较多的大功率设备，因而存在着比较严重的干扰，而且温湿度变化较大，所以，这对系统设备的抗干扰能力、可靠性提出了更高要求，尤其是对化学环境的整体适应力。通过对染整预处理工艺进行深入分析，系统最终将S7-1200PLC 当作其控制器，以此实现任务的简单化、高精度化。针对此PLC 来讲，其中融合了PROFINET 接口，而且还选用的模块化设计，在工艺功能上比较强大，许多场合均能适用，可以较好的满足多种形式的自动化需求；此外，还需要指出的是，此控制器能够比较简单的接入到西门子工业以太网监控系统当中，因而可以为当前投资的长时间安全提供切实保障，是一种有着较高集成化程度的控制器。在CPU 上，该系统选用的是1214C 控制器，此PLC 不仅囊括了两路模拟量输入，而且还集成了10 路数字量输出及14 路24V数字量输入，依据系统控制需求，两路标准对信号的采集、处理进行模拟，一路对信号输出进行模拟，若将系统余量考虑在内，那么可选模拟量模块SM1234。另外，为了便于操作员操作，可依据系统实际需要，进行参数的合理置入与修改，且实时性的对系统的运行情况进行监控，而要想达此要求，需要利用触摸屏来实现。系统将西门子触摸屏KTP600PN 当作可视化监控装置，并借助PROFINET 接口（集成于面板上），与S7-1200PLC 进行通信。

2.1.2 选择碱浓度监控装置传感器

在染整预处理过程中，需要有比较稳定且准确的烧碱浓度，这样才能获取比较好的加工质量。与碱浓度检测特点相结合：有着比较高的浓度，一般为180～255g/L，且溶液组分并非单一，通常掺有许多的杂质。因此，系统要求传感器需满足耐腐蚀、高精度、宽范围等要求，而且还需能够长时间、稳定的工作，不需要进行维护；传统的碱浓度难以满足此要求。在对传感器进行实际选择时，需要将传感器对需要测定液体的适应性，以及对工作环境的适应性，都需要考虑在内。系统之所以会选择处理器一体机/不带显示以及D625L 型传感器，原因主要有如下方面：（1）高重复性与高精度。针对所采用的震动管而言，其机械稳定性能比较独特，不仅能获得较高的稳定性与精度，而且还具有不错的可重复性。（2）体积小。其所具有的小尺寸特性，能够在线安装仪器，并且在入口位置处，与线之间有较短的距离，因而能确保密度计所测定的温度便是管线温度。（3）安全特性。由于焊接外壳比较后，因而能减轻敏感测量元件可能遭受到的外界损伤。（4）便于维修。针对密度计所对应的光滑通道而言，由于内置有自动清洗功能，因此，即便是在一些比较恶劣的环境中，也能够自动清洗；另外，由于电子模块封装比较简单，因而在现场便能进行更换。（5）温度探头。在一个震动管元件上固定1 个两线制RTD 探头，而另外1 个RTD 将变送器放大，提供线性化处理、RTD 电流激励等。另外，变送器工作于一个环路供电下（≥9V）。

2.2 软件开发

针对S7-1200PLC 用户程序来讲，其选用的是比较先进的SIMATICSTEP 7 Basic 软件，由于此软件当中集成有SIMATICWinCC Basic，因此，用户可以结合自身需要，对整个工程进行简单、快速化的组态。因此软件还设置有项目视图、最新用户接口技术（主要用作图形化工程的组态）、智能拖放功能等，因而能够为项目质量的提高，提供切实保障。（1）开发组态监控界面。针对组态监控界面来讲，其由多画面组成，不仅有报表统计画面、参数设置画面、数据查询画面、登录界面，而且还有系统报警界面、趋势图画面、碱浓度控制主画面等。如果将整个操作的安全性考虑在内，那么可以为界面专门设置屏幕保护程序；而在系统报警方面，可以设置声音来加以提示。（2）开发控制系统应用程序。基于模块化的运作思路，可借助梯形图来开发用户程序。针对该系统的控制程序而言，主要包含如下模块：浓度校正模块、自动清洗模块、模拟量数据采集与处理模块以及PID控制模块等。此种程序设计，不仅能增强条理性，而且还便于修改，有着较好的可读性。

3 结论

综上，此系统经实际投运得知，在印染这一比较复杂且恶劣的环境中，系统表现出较好的抗干扰能力，而且还有着突出的可靠性与稳定性。还需要指出的是，通过此系统的实际应用，无论是在配置浓碱方面，还是在快速检测上，均变得更加还简便与快速；另外，整个过程不仅更加的自动化，而且还消除了人工操作可能造成的误差，因而较好的保障了产品质量；而且生产与管理成本得到有效降低，原碱消耗量得到节省，大幅提高了印染产品的档次与质量。