染色機(jī)控制技術(shù)是紡織品生產(chǎn)過程的關(guān)鍵因素之一，傳統(tǒng)的染色機(jī)控制技術(shù)基本上是采用人工監(jiān)視和手工操作方式，往往造成色差、色花、條痕等疵點(diǎn)，使織物的等級降低，復(fù)染率上升，產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性無法保證。

　　為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量和穩(wěn)定性，單片機(jī)與繼電器控制系統(tǒng)逐步取代了人工控制。但此類系統(tǒng)由于使用了大量的繼電器，控制觸點(diǎn)多，由于染色設(shè)備工作于潮濕腐蝕性環(huán)境之下，導(dǎo)致控制系統(tǒng)故障率高，檢修周期長，只能執(zhí)行簡單的順序控制功能，控制功能單一；同時單片機(jī)自身保護(hù)差，抗干擾能力不強(qiáng)，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代染機(jī)控制器技術(shù)的要求。

　　一些先進(jìn)的染色設(shè)備采用的自動控制系統(tǒng)由于造價較高、操作復(fù)雜等原因又限制了其在中小企業(yè)的應(yīng)用。而采用S7-200PLC構(gòu)建溢流染色機(jī)控制系統(tǒng)可以提高染色機(jī)的功能和性能，進(jìn)而逐步提高整個染整企業(yè)的自動化水平。

　　溢流染色機(jī)控制系統(tǒng)

　　織物染色生產(chǎn)工藝流程包括入水、入布、加染料、升溫、降溫、保溫、取樣、水洗、排水、出布等。溢流染色機(jī)采用溢流原理，染液在浸漬槽底部經(jīng)循環(huán)泵作用后，由熱交換器加熱后進(jìn)入溢流槽，溢流槽內(nèi)布置了溢流管進(jìn)口，當(dāng)染液充滿溢流槽后，由于和染槽之間的上下液位差，染液溢入溢流管時帶動織物一同進(jìn)入染槽，循環(huán)運(yùn)行，達(dá)到染色的目的。

　　溢流染色機(jī)控制系統(tǒng)功能包括：溫度檢測功能；可以通過外接一個TD200文本顯示器輸入不同的染色工藝存儲在PLC中；重要故障報警功能；緊急停車功能；基本的啟動自檢功能；防止誤操作功能；一定的可擴(kuò)展性，可以通過擴(kuò)展模塊同上位機(jī)上的人機(jī)交互界面對參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置與調(diào)整；采用MPI通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行染色工藝的下傳與現(xiàn)場信號的回傳。

　　控制器的選型

　　PLC是專為工業(yè)控制設(shè)計的，具有強(qiáng)抗干擾能力，一般不需要采取什么特殊措施就可以直接在工業(yè)環(huán)境中使用。該控制系統(tǒng)的控制器選擇西門子的S7-200系列CPU226XM。

　　根據(jù)溢流染色機(jī)O型缸結(jié)構(gòu)圖，可得出系統(tǒng)需配置的I/O點(diǎn)數(shù)分別為：DI16、DO28、AI2。對于一個被控的對象，所使用的I/O點(diǎn)數(shù)不會輕易變化，但是考慮到工藝和設(shè)備的改造，或I/O模塊的損壞、故障等，一般應(yīng)保留1/8的余量。因而在PLC的CPU選型上，該系統(tǒng)采用帶24點(diǎn)DI、16點(diǎn)DO的CPU226XM；輸出外擴(kuò)了兩塊帶8點(diǎn)DO的EM222；針對兩路溫度的模擬量輸入，該系統(tǒng)外擴(kuò)了帶兩點(diǎn)模擬輸入的熱電阻模塊EM231。

　　染色機(jī)的加熱閥、冷凝水閥、冷卻閥、冷卻水閥、加壓閥、泄壓閥工作時會動作比較頻繁，特別是泄壓閥，因而PLC的輸出接口電路采用了晶體管輸出。而兩塊擴(kuò)展模塊EM222的輸出接口電路使用了繼電器輸出。該系統(tǒng)外接了一個TD200文本顯示器顯示染色過程中的一些操作信息，該顯示器適用于所有西門子S7-200系列的PLC。TD200連接很簡單，研究者只需用它提供的連接電纜接到S7-200系列PLC的PPI口上即可，不需要單獨(dú)的電源。該系統(tǒng)采用MPI網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)通訊，最多可以連接32個節(jié)點(diǎn)，普通PC通過CP5611通信卡聯(lián)入MPI網(wǎng)絡(luò)，各個PLC通過EM277聯(lián)入MPI網(wǎng)絡(luò)。

　　控制軟件系統(tǒng)

　　控制軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，將染色的過程分解為不同的步來實(shí)現(xiàn)，這樣會更具有邏輯性，便于軟件的使用與維護(hù)。S7-200編程采用西門子公司的STEP7-MICROWIN32軟件包，該軟件運(yùn)行于WINDOWS環(huán)境下，界面友好，編程方便。PLC的控制程序主要有主程序、入水、入布、加染料、升溫、降溫、保溫、取樣、水洗、排水、出布、通訊等子程序構(gòu)成，每個子程序是否執(zhí)行，需要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)下傳的染色工藝參數(shù)來決定。根據(jù)順序控制的特點(diǎn)，本研究將染色工藝曲線分成若干個“步”，每一步都可能包括入水、入布、備料、加料等功能，在PLC中開辟了一個存放網(wǎng)絡(luò)下傳單步染色工藝的內(nèi)存區(qū)Xi，i表示第i步（i=1,2,3…），同時設(shè)置了控制動作完成標(biāo)志位，M0.0置位表示入水完成，M0.1置位表示入布完成等，以及M1.0～M1.3全部置位時，則表示當(dāng)前步已執(zhí)行完畢。

　　控制系統(tǒng)軟件實(shí)驗(yàn)采用調(diào)試板和文本顯示器相結(jié)合的方法來完成。調(diào)試板用來模擬所有系統(tǒng)輸入信號，本研究采用自帶的MPI接口組成小型PLC通訊網(wǎng)絡(luò)輸入染色工藝參數(shù)，文本顯示器用來顯示輸出狀態(tài)、故障代碼及其他各種信息，可以方便地設(shè)置通信參數(shù)。目前該系統(tǒng)已完成實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。

　　在上述理論和設(shè)計基礎(chǔ)上，由S7-200組成的溢流染色機(jī)控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中能夠取得良好的控制效果，該系統(tǒng)充分利用了S7-200PLC編程簡單可靠和參數(shù)整定方便迅速的優(yōu)點(diǎn)，將輸入輸出信號通過編程實(shí)現(xiàn)對染色過程的控制，提高了染色的穩(wěn)定性及系統(tǒng)的自動化水平，使得控制系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠；同時，該系統(tǒng)操作簡便，操作人員在較短時間內(nèi)便能掌握整個操作過程。