棉麻纤维液氨改性工艺及其成套装备上位机控制系统研究

论文摘要

液氨改性工艺成功地解决了棉麻类产品的硬、缩水、抗皱性差、染色不均匀等技术难题,促进了棉麻类产品向高档化发展。目前国内的液氨改性设备均由日本或欧美等国家直接引进,我国液氨改性技术尤其是间歇式改性技术仍处于起步阶段。对此,东华大学地毯装备研究中心联合上海业安纺织科技有限责任公司合作开发具有自主知识产权的新型棉麻纤维液氨改性成套装备,以期打破国外技术垄断的现状。本课题主要对棉麻纤维液氨改性工艺进行研究与改进,并根据改进后的工艺开发出相应的控制系统。（1）在现有间歇式液氨改性工艺的基础上,制定出新型的液氨改性工艺流程:提出微波干燥法去除残留氨的工艺,并进行了理论分析及实验论证,微波除氨相对以往传统的蒸汽除氨具有节能、氨回收率高及无水化处理等几大优势,实现了绿色环保的现代工业要求。针对间歇式改性工艺中的难点即棉纱干燥终点的判定进行了分析,决定使用间接测量方式进行终点判定。（2）完成成套装备控制系统的分析与开发;首先根据控制系统的设计准则和要求,完成了控制系统架构的设计,确定采用PLC、现场总线及组态软件相结合的混合式控制方案,并使用以太网及Devicenet作为系统的主要通讯方式。其次,完成了下位机和上位机控制系统的硬件选型工作。再次,制定了整套工艺的控制流程,并采用模糊-PID控制体系,解决了间歇式生产控制过程中的非线性、反应终点难以判定等控制难题。（3）使用MCGS组态软件开发了上位机监控系统,使上位机控制系统具备实时监控、远程控制、系统报警、报表打印等功能,可达到工业运行的标准。使用冗余以太网的联机方式完成了上位机与下位机之间的通讯,保证了系统的可靠稳定性及高速流畅性。液氨改性成套装备经过不断的改进和完善,目前已完成了样机的鉴定并进入了试运行阶段,预计在不久的将来可以为厂家带来良好的经济效益。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 液氨改性技术研究背景及现状
• 1.2.1 国外液氨改性技术研究背景及现状
• 1.2.2 国内液氨改性技术研究背景及现状
• 1.3 液氨改性成套装备简介
• 1.3.1 连续式液氨改性成套装备简介
• 1.3.2 间歇式液氨改性成套装备简介
• 1.4 工业控制自动化发展现状
• 1.4.1 工业控制典型系统的发展
• 1.4.2 国内外监控组态软件发展现状
• 1.5 课题来源及研究意义
• 1.6 课题研究内容
• 第二章 液氨改性成套设备的工艺设计
• 2.1 引言
• 2.2 棉麻纤维液氨改性原理
• 2.2.1 液氨的性质
• 2.2.2 棉麻纤维的化学结构
• 2.2.3 棉麻纤维与液氨作用机理
• 2.2.4 液氨改性后的纤维结构变化
• 2.3 棉麻纤维的液氨改性工艺设计
• 2.3.1 间歇式液氨改性工艺分析
• 2.3.2 间歇式液氨改性工艺流程
• 2.4 微波干燥除氨工艺论证
• 2.4.1 微波干燥除氨的理论提出与验证
• 2.4.2 微波干燥除氨的终点判定定性分析
• 2.4.3 微波干燥除氨工艺分析
• 2.5 本章小节
• 第三章 间歇式液氨改性设备的控制系统设计
• 3.1 引言
• 3.2 控制系统总体设计
• 3.2.1 控制系统设计准则
• 3.2.2 间歇式系统控制的特点和难点
• 3.2.3 间歇控制的主要功能
• 3.3 间歇式液氨改性设备控制系统架构
• 3.4 控制系统硬件选型
• 3.4.1 下位机系统的硬件选型
• 3.4.2 上位机系统的硬件选型
• 3.5 系统控制流程的设计
• 3.6 系统模糊控制研究
• 3.6.1 数字PID控制算法研究
• 3.6.2 模糊控制器研究
• 3.6.3 模糊-PID复合控制器设计
• 3.7 本章小节
• 第四章 上位机系统的研究与应用
• 4.1 引言
• 4.2 上位机控制系统的总体概述
• 4.2.1 上位机设计的理念
• 4.2.2 上位机系统的功能
• 4.3 上位机组态软件的开发与应用
• 4.3.1 组态软件的选择
• 4.3.2 MCGS组态软件的功能和特点
• 4.3.3 MCGS组态软件的整体架构
• 4.3.4 液氨改性成套装备监控系统组态软件的开发与应用
• 4.4 上位机与下位机的通讯
• 4.4.1 ETN模块的网络功能
• 4.4.2 冗余以太网的组建与设置
• 4.5 本章小节
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 今后展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间的研究成果