Автоматизация сушильно-промывочной линии ЛПС-120

  Введение 

      Автоматизация технологических процессов является решающим фактором в повышении производительности труда, а также улучшения качественных и технико-экономических показателей. В данной работе разработана схема  автоматизации сушильно-промывной линии ЛПС-120. Процесс промывки ткани и ее сушки после крашения требует высокого уровня точности управления и регулирования, разработанная ниже схема предусматривает выполнение этих требований и более рационального использования ресурсов, что приводит к экономической целесообразности  внедрения автоматизации в процесс управления линией ЛПС-120.

      Автоматизация сушильно-промывной линии ЛПС-120 очень важна, учитывая то, что линия является неотъемлемой необходимой частью отделки тканей в текстильной промышленности, от этапа промывки и просушки зависит качество дальнейшей отдекли ткани и изготовляемой продукции в целом. Используемые технические средства автоматизации морально и технически устарели и не могут обеспечить необходимый уровень управления процессом, поэтому основной целью создания автоматизированной системы управления является повышение технологических и технико-экономических показателей производства, при этом система должна обеспечивать необходимое качество выпускаемой продукции. 
 
 
 
 
 
 
 

      1.Организационно-техническая часть 

      1.1. Описание технологического процесса 

      Линии ЛПС-120 предназначены для промывки и сушки напечатанных кубовыми, азоидными и азоидными в раппорте с активными красителями хлопчатобумажных и вискозных штапельных тканей и тканей из полиэфирно-целлюлозных волокон с вложением полиэфирного волокна не более 50%. На линии ЛПС-120 обрабатывают ткань поверхностной плотностью 80—250 г/м² и шириной 70—125 см.

      В линию должна поступать ткань с печатным рисунком, расправленная по ширине после зреления, в воздушно-сухом состоянии. Один конец ткани, находящийся под стопой, при заполненной тележке во время работы линии должен быть легко доступен для сшивания с соответствующим концом ткани, находящимся в смежной тележке. Сшивание кусков ткани должно производиться только стыковым швом с уравниванием ширин стыкуемых кусков за счет образования, по возможности, равномерно распределенных гофров (складок) на концах стыкуемой, более широкой ткани. Кроме того, обрабатываемые ткани не должны иметь пороков (рвань, завалы, жгуты и др.).

      Расправленная ткань из тележки проходит через  заправочное устройство и поступает в замачивающую ванну, затем в жало валов среднего отжима, выполняющего функции тянульного устройства и отжима в линии ЛПС-120, расправленная ткань из тележки проходит через заправочное устройство, поступает в жало валов отжима выполняющего функцию тянульного устройства и далее проходит в мойную ванну, где ткань обрабатывается водой при технологических параметрах.

      Перед жалом валов отжима установлены  дуговой тканерасправитель с резиновой рубашкой, перфорированная спрысковая труба, совмещенная с ограждением жала валов отжима, через которую ткань при необходимости может смачиваться холодной или теплой водой, питающей линию.

      Далее ткань проходит по ролику рычажного пневмокомпенсатора, огибает направляющий ролик и поступает в мойную ванну ВРМ-120. Перемещаясь в ванне в направлении снизу вверх по двум рядам роликов, продольные оси которых расположены в двух вертикальных и взаимно параллельных плоскостях, перпендикулярных продольной оси линии, ткань первой по направлению ее хода ветвью проходит через моющую жидкость (воду), а затем по мере перемещения по роликам вверх промывается моющей жидкостью (водой), подаваемой навстречу ее движению на всю ширину ветви ткани через трубу. При этом осуществляется рециркуляция моющей жидкости (воды) в ванне с помощью; входящего в ее комплект центробежного насоса, забирающего моющую жидкость (воду) из нижней зоны ванны и подающего ее в трубу. Перед выходом из ванны ткань отжимается в жале валов двухвального отжима, встроенного в ванну, и, проходя по ролику рычажного пневмокомпенсатора, поступает в следующую ванну ВРМ-120. Перемещаясь таким образом по остальным ваннам ВРМ-120, ткань промывается. При выходе из последней ванны ткань поступает в жало валов трехвального отжима, обеспечивающего дополнительное частичное удаление из нее избыточной влаги.

      Отжатая ткань высушивается до кондиционной влажности контактным способом на сушильных барабанах в сушильной барабанной машине, откуда горячая ткань попадает в охладительную камеру и затем выбирается люлечным тканеукладчиком в тележку.

      На  линиях ЛПС-120 осуществляется высококачественная обработка тканей, предусмотренная ее назначением, при умеренном потреблении воды и пара на единицу продукции. Интенсификация промывки достигается за счет увеличения времени пребывания ткани в ванне, создания водяного клина между тканью и поверхностью роликов, подачи воды сверху навстречу движущейся вверх ткани, чередования промывки с отжимом.

      Для обеспечения возможности обработки ткани с минимальным натяжением на каждом приводном ролике ванны установлена фрикционная муфта с ручной регулировкой.

      Для стабильного центрирования обрабатываемых тканей на входе в линию и перед трехвальным отжимом установлены пневмомеханические тканенаправители. На последних предусмотрены датчики слежения за шириной ткани, которые осуществляют автоматический останов линии при сожгучивании ткани, проходящей в зоне тканенаправителей.

      Для уменьшения расходов воды и моющих растворов при промывке тканей предусмотрена возможность организации противотока моющей жидкости (воды) в группах смежных ванн, работающих в одинаковых технологических режимах. При этом вода подается в последнюю по ходу ткани ванну в группе смежных ванн, а сливается из первой ванны этой группы.

      Для стабильного соблюдения заданных температурных режимов работы ванн и обеспечения при этом минимально возможного расхода пара предусмотрено автоматическое поддержание заданной температуры моющей жидкости (воды) в каждой ванне в отдельности. Для уменьшения расхода пара на сушку ткани в линии применен трехвальный отжим, обеспечивающий удаление избыточной влаги из ткани.

      Для сокращения влаговыделений в цех  все ванны закрыты крышками и дверями.

      Для охлаждения горячей высушенной ткани  до температуры 
не более 40°С в промывно-сушильной линии имеется охладительная камера. Для исправления диагонального перекоса ткани перед сушильной машиной установлены перекосные ролики.

      Каждая  колонка сушильной барабанной машины укрыта щитовой теплоизоляцией, обеспечивающей температуру наружных стенок не более 45°. Машина в целом оснащена вытяжным вентилятором.

      Для питания линии паром, горячей  и холодной водой предусмотрены  трубопроводы в пределах линии. 
 

     1.2. Разработка структурной схемы

      В разработанной схеме автоматизации процесса используется современный программируемый микроконтроллерный регулятор DL-05. Сигналы датчиков уровня, давления, влажности и расхода поступают на вход программируемого микроконтроллерного регулятора DL-05, где обрабатываются и регистрируются. Регулятор выдаёт сигналы на исполнительные устройства, которые управляют исполнительными механизмами – клапанами. Для изменения и индикации параметров системы данные из регулятора поступают на операторскую панель управления.

      Параметры системы представлены на технологической карте. (Приложение 1) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.3. Разработка функциональной схемы автоматизации 

      Разработка  функциональной схемы автоматизации  производилась в соответствии с  ОСТ 36-27-77 «Обозначения условные в схемах автоматизации технологических процессов». Данный стандарт устанавливает развернутый способ построения условных графических изображений для выполнения функциональных схем автоматизации.

      Серная  кислота, горячая и холодная вода через систему трубопроводов  закачиваются насосами в промывные ванны ВРМ-120 по управляющему сигналу регулятора или по команде оператора, при достижении верхнего граничного уровня жидкости в ваннах насосы выключаются, и заполнение ванн прекращается. Для измерения расхода поступающих жидкостей используются датчики расхода Rosemount 3095MV. Для измерения параметров жидкостей в ванне используются – датчик уровня Rosemount 3300 и термометр сопротивления Метран-281.

      Вторым  объектом управления является сушильная  машина СБМ2-2/120, в которую посредством  трубопровода подается пар для сушки ткани. Измерение параметров подаваемого пара происходит при помощи  многопараметрического датчика Rosemount 3095MV, измеряющего температуру, давление и расход пара. Измерение влажности ткани на выходе измеряется  при помощи инфракрасного влагомассомера АКВАР-1207.

      Цифровые  сигналы (на базе HART-протокола) или токовые 4-20 мА от датчиков поступают на регулятор DL-05, на котором они обрабатываются и выводятся на сенсорную панель HMI-601 для отображения хода процесса и корректировки параметров системы. 
 

1.4. Разработка автоматизированного рабочего места при помощи Trace Mode 6  

      Создание  экрана для участка сушильного аппарата. На созданном экране будут отображаться технологические параметры участка  сушки ткани в сушильном аппарате.

    В соответствии с ТЗ на проектирование назначим аргументы шаблону экрана участка измерения параметров процесса – щелчок ПК на созданном шаблоне  экрана и выбор из выпадающего  списка пункта Свойства, там – вкладка  Аргументы. Здесь и далее с  помощью иконки создаются необходимые аргументы, задаются их имена, тип, тип данных, значения по умолчанию, привязки, флаги и т.д.

    Те  аргументы, значения которых будут  отображаться на экране, имеют тип IN, а те, что задаются с клавиатуры АРМ, отображаются на экране и пересылаются в конечном итоге в PC-based контроллер, имеют тип OUT. Флаг NP для аргумента Date_Time означает то, что при автопостроении каналов по аргументам шаблона этот аргумент не будет участвовать в процессе автопостроения.

    С помощью графических объектов (ГО), сохраненных в ресурсных библиотеках и вызываемых с помощью иконки панели инструментов, а также графических элементов (ГЭ) объемных труб, эллипс, текста, линий создадим статическую часть экрана. Графические объекты размещаются с использованием метода drag-and-drop и допускают масштабирование.

    В правой части экрана с помощью  иконки разместим ГЭ "Тренд" для  вывода параметров Температура, Влажность, Давление и Расход. Основные свойства ГЭ оставим заданными по умолчанию. Добавим для отображения на тренде четыре кривые, связав их с соответствующими аргументами экрана, и зададим для них цвет и толщину линий, интервалы выводимых значений.

    Для отображения текущего значения влажности  ткани, температуры в аппарате, расхода  и давления пара  используем ГЭ ползунок и стрелочный прибор. Делаем привязку приборов к аргументам процесса Температура, Влажность, Давление и Расход. Сверху элементов добавляется наименование измеряемого параметра и единиц измерения параметра с помощью Текст.

    В левом верхнем углу графического экрана разместим ГЭ Текст для отображения текущего времени. Свойства – цвет, шрифт, привязка и формат вывода изменить.

    Для перехода на другие стадии процесса обработки  ткани  выбираются элементы Кнопка, размещаются в правом верхнем  углу, которые привязываются к экранам Промывочные ванны и Тканеукладочная машина. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      2.Техническая  часть 

      2.1. Выбор технических средств автоматизации 

      2.1.1. Выбор датчика расхода, температуры и давления жидкости/пара в трубопроводе 

      Разрабатываемая система должна производить учет параметров поступающих в промывные ванны жидкостей и подаваемого в сушильную машину пара. Для измерения расхода серной кислоты, горячей и холодной воды выбирается многопараметрический датчик Rosemount 3095MV, поскольку этот датчик позволяет одновременное измерение температуры, давления и расхода, то он также выбирается и для измерения параметров пара в трубопроводе.