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    我國印染行業(yè)自動化起步于上世紀(jì)80年代初，經(jīng)過20多年的發(fā)展，印染企業(yè)的自動化應(yīng)用取得了顯著的成效。印染自動化建設(shè)主要有兩個目的：一是機(jī)械化代替人工化，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約人工成本；二是加強(qiáng)印染工藝流程的自動精確控制，減少人為誤差，提升產(chǎn)品品質(zhì)，并減少染化料、能源等的不合理消耗，實現(xiàn)低投入高產(chǎn)出。目前，我國印染行業(yè)自動化發(fā)展正在經(jīng)歷從成長期向成熟期過渡，印染企業(yè)逐步由大規(guī)模擴(kuò)張式的發(fā)展向精細(xì)化過渡，企業(yè)的自動化投資將從以往的大規(guī)模購置印染生產(chǎn)主設(shè)備向綜合利用信息化手段、引進(jìn)印染輔助自動化設(shè)備轉(zhuǎn)變，從而達(dá)到節(jié)能增效、提升印染布品質(zhì)和生產(chǎn)效率的目的。

    目前國內(nèi)印染企業(yè)大多采用人工制定工藝參數(shù)和助劑配方、人工秤量和配送，只有少數(shù)企業(yè)在前處理工藝的部分環(huán)節(jié)采用自動或半自動的控制方式，導(dǎo)致前處理織物的白度、PH值、毛效、強(qiáng)力、絲光鋇值、退漿率等內(nèi)在質(zhì)量的不一致，且前處理工序能耗大，幾乎占染整加工總能耗的70%。手工染液助劑的配制、輸送對印染生產(chǎn)過程造成成本，質(zhì)量，效率，管理和環(huán)保等一系列問題。

    2.集中配送概述

    助劑配送系統(tǒng)是一種新型的工業(yè)自動化解決方案，該系統(tǒng)的應(yīng)用能使企業(yè)減少浪費(fèi)、節(jié)約成本、削減勞動力、提高產(chǎn)品的一致性，同時有利于環(huán)保，有利于提高產(chǎn)品的競爭力等。但其推廣應(yīng)用還未受到普遍的關(guān)注。目前市場上較成熟的國外系統(tǒng)主要有：意大利拉沃公司的Dos-Chem全自動配液系統(tǒng);韓國的TADS-LS2001染/助劑供給自動化系統(tǒng);瑞士貝寧格的染助劑稱量系統(tǒng);香港立信代理的德產(chǎn)CHD-distribution system;另外還有最近進(jìn)入中國市場的UPSON公司的助劑自動移送系統(tǒng)等。根據(jù)本司長期的市場調(diào)研與用戶使用情況反饋，國外設(shè)備總體具以下特點(diǎn)：a、功能強(qiáng)大;b、生產(chǎn)效率高;c、自動化程度高等。但是還不能完全滿足國內(nèi)印染企業(yè)的要求。其一，文化上的差異。其二，售后服務(wù)無法滿足中國印染企業(yè)的要求。例如，零配件的供應(yīng)、售后的技術(shù)服務(wù)、系統(tǒng)的升級、與其它設(shè)備的銜接等都存在一定的問題。其三，操作工藝及流程的不同。與國內(nèi)習(xí)慣工藝不同的新設(shè)備，無法使企業(yè)的操作人員快速適應(yīng)，更談不上靈活運(yùn)用，從而不僅發(fā)揮不出國外設(shè)備的優(yōu)勢，甚至造成巨大的浪費(fèi)。其四，引進(jìn)設(shè)備成本高。這一方面抑制了國內(nèi)印染企業(yè)的購買欲望，另一方面使國外紡設(shè)備放低了進(jìn)入中國市場的腳步�？傮w來說，由于國外設(shè)備存在的種種弊端，該系統(tǒng)在國內(nèi)的市場占有額還相當(dāng)小。據(jù)此，杭州開源電腦技術(shù)有限公司根據(jù)目前狀況開發(fā)了適合于國內(nèi)印染企業(yè)工藝的助劑自動配送系統(tǒng)。同時該系統(tǒng)完全國內(nèi)開發(fā)、國內(nèi)生產(chǎn)，所以在文化、售后服務(wù)、價格上占盡了優(yōu)勢，因此國內(nèi)印染企業(yè)可放下種種顧慮，安全使用該產(chǎn)品。

    助劑自動配送系統(tǒng)包括從助劑的化料、上料、稱量、自動輸送、助劑濃度的在線檢測等，也包括染料的自動稱量、輸送與檢測，同時附帶有與染料化料配套的自動或半自動稱粉系統(tǒng)，還包括其他特殊化工原料的檢測系統(tǒng)（如片堿濃度、雙氧水濃度檢測、PH值檢測等），另外可與企業(yè)的ERP管理系統(tǒng)無縫連接。該系統(tǒng)主要適用于印染前處理、染色、后整理等各個工序，同時也適用于食品、化工、醫(yī)藥、飲料等行業(yè)的整體控制，是一套多元化產(chǎn)品。

    該系統(tǒng)在技術(shù)上，主要應(yīng)用當(dāng)前流行的集散控制技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高性能數(shù)據(jù)處理技術(shù)、在線采集控制技術(shù)、工廠自動化技術(shù)、可編程控制器多層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)技術(shù)等，綜合運(yùn)用以上各項技術(shù)實現(xiàn)了印染前處理、染色、后整理等整個車間染、助劑的自動化稱量、配送、實時檢測與控制、生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實時記錄與在線管理等各項功能，是一套較完整的國產(chǎn)技術(shù)的工廠自動化解決系統(tǒng)。

    本系統(tǒng)軟件功能主要有原始配方管理、原始數(shù)據(jù)錄入、參數(shù)自初使化、物料管理、染助劑配方計量、報表統(tǒng)計、打印管理、系統(tǒng)報警、語音提示、機(jī)臺發(fā)料隊列管理、歷史記錄、優(yōu)先級請求、系統(tǒng)監(jiān)控、工程調(diào)試、其他數(shù)據(jù)管理等功能。

    3.實現(xiàn)技術(shù)原理

    系統(tǒng)自動化流程圖如下(圖2-1所示)：

圖2-1 系統(tǒng)自動化流程圖

    該系統(tǒng)以20種助劑作為基本配置，具體配置可按要求擴(kuò)展。分配系統(tǒng)可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)提供的信息實時檢測機(jī)臺高位用液量情況，輸送方便。在出現(xiàn)多個機(jī)臺同時請求加料時，系統(tǒng)自動采取優(yōu)先加料機(jī)制。

    總體操作流程

    化料攪拌——>上料——>儲存——>發(fā)料——>檢測——>反饋控制——>加料

    本系統(tǒng)主要分化料攪拌、上料、儲存、發(fā)料等操作，其他在線檢測控制為輔操作。

    化料攪拌

    將高濃度或粉末狀助劑與水按一定比例混合，攪拌，使其配置或稀釋成生產(chǎn)用助劑。

    上料

    將攪拌好的助劑通過上料泵輸送到儲罐，上料過程可通過上料指示報警裝置反饋是否繼續(xù)上料，上料過多，報警裝置進(jìn)行高位報警，儲罐液位過低，報警裝置進(jìn)行低位報警。

    儲存

    儲存即將化料好的助劑，通過上料裝置，將助劑儲存到儲罐，儲罐上裝有液位傳感器，儲存過程通過該傳感器指示液位的高低以及是否報警。

    發(fā)料

    該操作實現(xiàn)助劑的自動秤量與配送，各機(jī)臺在確認(rèn)發(fā)料請求時，中央控制中心將發(fā)料請求按照各機(jī)臺的請求順序排列后依次發(fā)料。對于急需發(fā)料的機(jī)臺，可通過優(yōu)先請求方式進(jìn)行優(yōu)先發(fā)料。比如，A、B、C、D、E、F、G為七個機(jī)臺請求的初使隊列，A是當(dāng)前正在分配的機(jī)臺，如果這時有其它機(jī)臺（如E）請求最高優(yōu)先級，那么隊列變?yōu)椋篈、E、B、C、D、F、G，E自動插入到A與B之間，待A發(fā)料完畢，E開始發(fā)料，此時隊列變?yōu)镋、B、C、D、F、G。若某機(jī)臺F欲對隊列進(jìn)行取消操作，亦即該機(jī)臺不運(yùn)行或無需添加助劑，那么F將從隊列中移除，隊列變?yōu)椋篍、B、C、D、G，若F又發(fā)來請求要求入隊，則排在隊列最后，隊列變?yōu)椋篍、B、C、D、G、F。具體的發(fā)料動作由中央控制中心處理，完成機(jī)臺配方（各助劑與水或燒堿等的混合物）的自動秤量及遠(yuǎn)程輸送。

    檢測

    檢測指對高位槽液位的檢測，當(dāng)高位槽達(dá)到低液位時，報警裝置開啟，提示工作人員補(bǔ)充該高位槽的助劑配方。

    反饋控制

    指對浸漬槽各助劑濃度的反饋控制。如對退漿工藝的生物酶、滲透劑、NAOH等元素濃度的控制，煮練工藝NaOH、Na2SO3、精練劑等元素濃度的控制，氧漂工藝NaOH(50-55g/L)、H2O2(16-18g/L)、穩(wěn)定劑、鰲合劑等元素濃度的控制，絲光工藝NaOH濃度和酸堿平衡值的控制等等。

    加料過程

    加料過程是反饋控制的后繼動作，反饋控制裝置檢測到浸漬槽溶液濃度偏離標(biāo)準(zhǔn)液濃度時，會自動調(diào)整加料速度（或流量），使浸漬槽溶液濃度趨于標(biāo)準(zhǔn)液濃度。

    化料攪拌系統(tǒng)、指示報警系統(tǒng)、助劑上料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖2-2所示

    在線合成分配秤量系統(tǒng)

    為保證計量的準(zhǔn)確性和耐用性，采用耐酸堿、耐腐蝕的高揚(yáng)程動力泵作為遠(yuǎn)

    程輸送裝置，助劑計量采用高精度流量計和合成分配器以變頻方式控制計量。結(jié)構(gòu)如左(圖2-3)所示。

    智能儲料系統(tǒng)

    每個儲罐均安裝有液位計，罐內(nèi)的助劑液位可通過液位計檢測并反饋給化料員，并在液位指示報警裝置中指示。儲罐采用一噸或二噸的耐腐蝕、耐酸堿塑料桶，對于個別助劑可在桶內(nèi)安裝攪拌裝置，示意圖如右(圖2-4所示)。

    堿濃度在線控制系統(tǒng)

    說明：

    利用比重法間接測量工藝液中較高濃度的堿溶液,自動實現(xiàn)在線閉環(huán)控制，無需人工干預(yù)；對于低濃度的堿溶液則采用自動滴定方式實現(xiàn)。利用間接法測量堿濃度性能穩(wěn)定，維護(hù)簡單，持久耐用，檢測探頭不易損壞，為較理想的濃度檢測法。如圖2-6所示：

    總線式管路系統(tǒng)

    系統(tǒng)采用總線式管路設(shè)計，即用一條管路實現(xiàn)對各種助劑的配送。所有管路均采用不銹鋼材料制成，管道內(nèi)部經(jīng)過拋光工藝處理，采用高流速泵輸送，管道布置講究，管道內(nèi)部不易殘留各種液相助劑，沖洗容易，效果好。同時，助劑分配裝置和管路到各機(jī)臺的分流裝置采用本公司自行研發(fā)的合成分配器和二位三通閥，氣控部件采用進(jìn)口元件。本管路系統(tǒng)安裝、維護(hù)方便，成本低廉。

    對于機(jī)臺較多或助劑用量較大的用戶，可考慮多加一路水管，利用流量計計量，實現(xiàn)對助劑和水的同步秤量，提高分配效率。

    實現(xiàn)原理：

    對于某配方，先利用水管管路加1/3水。

    加助劑A+沖洗水+加助劑B+沖洗水+……，沖洗水同時為配方組成

    加剩余水，完成配送過程。

    以上3個步驟都由軟件進(jìn)行嚴(yán)格控制，能按次序、按要求完成對某一配方的自動秤量及輸送。清洗時先用定量水沖洗，再用壓縮空氣吹洗。

    兩位三通閥與合成分配器實物圖如下（圖2-8、圖2-9所示）：

    終端監(jiān)控系統(tǒng)，如圖2-10所示（部分截屏）

    數(shù)據(jù)管理及實時統(tǒng)計軟件

    軟件名稱

    PRE-TREATMENT即前處理軟件，安裝于服務(wù)器，該軟件的作用是實時記錄客戶實際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，具有監(jiān)控、統(tǒng)計、報錯等功能。PRE-TREATMENT軟件簡單的說是三種功能的綜合：監(jiān)控、統(tǒng)計功能和報錯功能，其基本工作原理如下：服務(wù)器端通過該軟件的實時監(jiān)控功能與所有操作終端運(yùn)行的觸摸屏軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的在線交互，進(jìn)而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時采集與統(tǒng)計。當(dāng)某終端發(fā)生故障，該服務(wù)器利用軟件的報錯功能將故障終端的故障信息及時快速的反映出來。該軟件從具體功能上可分為染助劑管理、設(shè)備管理、配方管理、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、報表、輔助操作和用戶管理等。以下為主要功能模塊的軟件截屏（主要功能模塊如圖2-11所示）：

    軟件說明

    操作系統(tǒng)：win2000平臺。人機(jī)界面友好，開發(fā)周期短、穩(wěn)定性好。突然掉電對系統(tǒng)不會有任何影響，適合比較惡劣的工業(yè)環(huán)境。

    配方管理：配方庫管理模塊是本公司專門為印染企業(yè)開發(fā)的一套數(shù)據(jù)庫管理軟件。它通過計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)將企業(yè)銷售訂單，工藝，小樣制作，生產(chǎn)數(shù)據(jù)等進(jìn)行全面的記錄和跟蹤，并進(jìn)行統(tǒng)計分析，使企業(yè)能夠?qū)χ鷦┑氖褂们闆r清楚了解，大大方便企業(yè)改進(jìn)生產(chǎn)管理，提高生產(chǎn)效率機(jī)臺信息互連功能：能在任意一個機(jī)臺查看其它機(jī)臺的助劑發(fā)送請求狀況及當(dāng)前機(jī)臺某控制點(diǎn)的發(fā)料信息。

    動畫功能：人機(jī)界面采用圖形和文字，實現(xiàn)形象的動態(tài)顯示，易于理解和操作。對初學(xué)者來說，上手快，操作錯率低。

    先入先出功能：在輸入配方申請發(fā)料時，以排隊等候先請求先發(fā)的方式來滿足各控制點(diǎn)的發(fā)料要求，可通過該功能對各控制點(diǎn)作預(yù)先請求，可大大提高自動化程度及無人化操作。

    監(jiān)控功能：在中央控制中心的監(jiān)控電腦是用來監(jiān)控各機(jī)臺的用料情況，并實現(xiàn)對各控制點(diǎn)的處方集中管理，為上層管理者提供現(xiàn)場數(shù)據(jù)，以便進(jìn)行成本統(tǒng)計。

    配方存儲功能：每一個控制點(diǎn)都能存50種配方（可無限擴(kuò)展），方便操作工隨時調(diào)用、檢查。

    4.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣馕?/P>

    網(wǎng)絡(luò)拓樸如圖2-12所示

    信息管理層

    信息管理層主要指由工藝主管室、生產(chǎn)主管室、信息部門及高層領(lǐng)導(dǎo)等部門組成的網(wǎng)絡(luò)信息層，本層實現(xiàn)了現(xiàn)場數(shù)據(jù)、生產(chǎn)狀況、成本計算與統(tǒng)計等功能，結(jié)合本企業(yè)ERP系統(tǒng)更能實現(xiàn)其它功能如銷售分銷，生產(chǎn)計劃，車間作業(yè)，質(zhì)量管理，查詢決策等等，真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的共享（但不同部門有不同的權(quán)限）同時能使企業(yè)的管理機(jī)制得到發(fā)展和完善。

    車間管理層

    車間辦公室配有一臺服務(wù)器，用于實時記錄設(shè)備運(yùn)行情況及各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如每班產(chǎn)量，總產(chǎn)量，原材料消耗，溫度趨勢，儲料倉料位，機(jī)臺情況，指示報警參數(shù)等。通過PRE-TREATMENT軟件、SQL SERVER數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)與中央控制層實現(xiàn)實時的數(shù)據(jù)交互，進(jìn)行原材料的倉儲管理、消耗統(tǒng)計、生產(chǎn)統(tǒng)計等操作。

    中央控制層

    由上位計算機(jī)或中央處理終端、中央控制PLC、電氣控制系統(tǒng)、條碼讀取儀、打印機(jī)等組成，通過高數(shù)數(shù)據(jù)鏈接網(wǎng)絡(luò)（CONTROLLER LINK網(wǎng)）實現(xiàn)與各從站的信息通訊，完成對各從站點(diǎn)數(shù)據(jù)的實時采集與監(jiān)控。監(jiān)控軟件，以動態(tài)圖形方式顯示整個設(shè)備的平面圖，工藝配方，工藝流程,分配信息等，并配有各種參數(shù)值的設(shè)置和多種數(shù)據(jù)趨勢曲線顯示，如發(fā)料時間，歷史趨勢，閥門開度，瞬時流量和累計重量等。有故障報警和報警信息記錄，計算機(jī)在線檢測和診斷報警事件，采用報警窗口直接顯示故障部位和故障類型來準(zhǔn)確通知維修人員，采用報警聲音來提醒操作人員，通過RS-232C和主站PLC的RS232端口連接。

    主站

    主站是一個設(shè)在中控室的按鈕站，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場控制層之間交換和采集數(shù)據(jù)。通過按鈕控制可以開、停現(xiàn)場的所有設(shè)備，選擇按鈕開停遠(yuǎn)程設(shè)備。是因為按鈕比計算機(jī)控制更為直觀，方便，簡單，更加有效的避免了因為計算機(jī)死機(jī)、重起動、癱瘓等故障造成的停機(jī)事故和誤操作等各種可能。

    現(xiàn)場控制層(即從站)

    主站通過 controller link網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)場控制層的多個從站相連，并且各從站PLC可以與主站實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)傳送與共享。各從站PLC負(fù)責(zé)按工藝要求實現(xiàn)對現(xiàn)場各設(shè)備的調(diào)節(jié)和控制，采集現(xiàn)場儀表、傳感器等數(shù)據(jù)。

    5.技術(shù)優(yōu)勢

    1. 節(jié)能增效 提升品質(zhì)

    處方用料準(zhǔn)確計量、最大誤差10g，計量一致、穩(wěn)定，減少疵病，提升品質(zhì)；

    實時統(tǒng)計染化料消耗，提供成本控制依據(jù)，減少10%染化料及助劑使用量；

    實現(xiàn)多機(jī)臺、多點(diǎn)同時化料，多個處方同時錄入，及時送達(dá)機(jī)臺，提高配料效率；

    開源公司根據(jù)企業(yè)情況提供業(yè)務(wù)流程簡化方案，減少人員依賴性，并降低人工成本。

    2. 技術(shù)先進(jìn) 過程可控

    系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先水平；

    先進(jìn)的過程控制與監(jiān)控功能，保證工藝配方在生產(chǎn)過程中穩(wěn)定，減少人為誤差。

    3. 解放勞動 清潔生產(chǎn)

    全天24小時按計算機(jī)設(shè)定的要求自動配送各種濃度染液、助劑，告別繁重的體力勞動；

    智能儲罐系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的助劑堆放場地，總線式管路系統(tǒng)代替了料桶及人工搬運(yùn)，車間環(huán)境整潔有序，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。

    6.小結(jié)

    大量實驗和實際生產(chǎn)實踐證明使用該產(chǎn)品可有效提高染色一等品率1%-3%，降低返工率5%-20%，節(jié)省水電汽消耗5%-10%。

    該產(chǎn)品已在佛山市順德金紡集團(tuán)有限公司投入使用，根據(jù)目前運(yùn)行狀況，該系統(tǒng)將染化料及助劑的用量減少5%，水的用量比以往的生產(chǎn)減少10%，有效減少化料崗位20余個（額外新增加機(jī)臺不加人），生產(chǎn)勞動強(qiáng)度大大降低，員工滿意度提高，染色返工率降低7%，一等品率提高1%，客戶使用反映良好。

    作者：杭州開源電腦技術(shù)有限公司 張朝峰 許昌元