电子产品世界

4 系统的软件设计

由图 1 可知，染色工艺可以分为几个曲线段，不同的曲线段对应不同的目的温度、升降温时间、保温时间。对染色过程的温度控制主要是对染槽升温、保温、降温，结合生产的实际要求又将升温分为直接升温到指定温度和按斜率准确地升温到指定温度；同理，降温也分为直接降温到指定温度和根据斜率准确地降温到指定温度。因此温度控制分为五个子程序：直接升温、按斜率升温、保温、直接降温、按斜率降温。直接升温还是斜率升温、直接降温还是斜率降温根据实际需要通过中控机设定，而后由现场控制器PLC 的主程序调用相应子程序。由于间歇式染色机的染缸体积较大，加热管道与冷水管道相对较小，造成比较大的温度惯性，一般可将其认为是一种具有纯滞后大惯性的被控对象，因而在升/降温段采用趋势判断补偿法，如果是升温，则在温度到达T 目标温度-△Ti 时停止升温；若是降温，则在温度到达T 目标温度+△Tj 时，停止降温，其中△Ti、△Tj 为补偿温度。由于温度控制的程序都在现场控制器PLC中，但是染色工艺参数是从中控机下传给PLC的，因而在PLC 的主程序中，需要根据接收到的来自中控机的数据进行判别，再执行相应的子程序。在下传的数据中包括目标温度、斜率、保温时间等，因而PLC 可以根据这些数值判断升温、保温、还是降温。但是判断升温、降温、保温，光凭目标温度、斜率、保温时间不能得到精确的判断，因而使用前一曲线段的目标温度辅助进行判断。由下面温度控制判断表1 表示。（说明：T＊为本曲线段的目标温度，T＊′为前一曲线段的目标温度）



表1 温度控制判断表

根据表1，PLC 可以进行染色过程的温度控制。

下面以斜率降温为例，说明 PLC 的温控过程。首先在主程序中判断当前目标温度是否小于上一步目标温度，再判断斜率不等于零，若满足这两个条件，就按照指定斜率降温。在斜率降温时，将降温段曲线按时间分成若干个相等的小间隔，对每一小间隔计算出相应的温度作为这

一小段的温度给定值，因而工艺曲线的降温段可以用阶梯性表示，如图3 所示，又因为染机的大惯性，因而降温曲线段可由图4 表示。只要每一间隔的时间足够小，则计算的每一间隔的温度给定值与理想值的偏差就可忽略。本系统采用采样时间将降温段曲线分成相

两次目标温度比较斜率K 保温时间t 当前动作图示

K≠0 t="0" 按斜率升温

T＊-T＊′>0 K≠0 t≠0 按斜率升温后保温

K=0 t="0" 直接升温

K=0 t≠0 直接升温后保温

K≠0 t="0" ERROR

T＊-T＊′=0 K≠0 t≠0 保温

K=0 t="0" ERROR

K=0 t≠0 保温

K≠0 t="0" 按斜率降温

T＊-T＊′0 K≠0 t≠0 按斜率降温后保温

K=0 t="0" 直接降温

K=0 t≠0 直接降温后保温

1 2 3

关键词： PLC 间歇式染色机 温度控制系统