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1、(10)申请公布号 CN 102443989 A(43)申请公布日 2012.05.09CN102443989A*CN102443989A*(21)申请号 201110332245.0(22)申请日 2011.10.27D06B 3/18(2006.01)D06B 23/00(2006.01)D06B 23/04(2006.01)(71)申请人安徽工程大学地址 241000 安徽省芜湖市鸠江区北京中路安徽工程大学(72)发明人余诺 王宗乾 孙瑞霞 李长龙(74)专利代理机构芜湖安汇知识产权代理有限公司 34107代理人周光(54) 发明名称一种织物印染汽蒸装置及其汽蒸方法(57) 摘要本发明公。
2、开了一种织物印染汽蒸装置及其汽蒸方法，该装置包括汽蒸箱、轧车、导布辊、卷布辊、通过传动机构控制卷布辊的电机，汽蒸箱上设有入布口和出布口，汽蒸箱的箱壁上设有热风入口和蒸汽入口，热风入口与接有热风源的热风管道相连通，蒸汽入口与接有蒸汽源的蒸汽管道相连通。该装置的汽蒸方法为将干热空气和蒸汽入口进入的饱和蒸汽混合，产生的高温蒸汽对织物进行汽蒸，并对汽蒸箱内温、湿度进行控制。采用上述结构和方法，本发明具有以下优点：1、改变传统汽蒸机的“粗放型”操作现状，实现汽蒸工艺参数在线检测及智能控制；2、采用解耦控制，分别对温度和湿度控制回路进行补偿，可同时对温度和湿度两个强耦合参数进行自动控制。(51)Int.C。
3、l.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 2 页CN 102444006 A 1/2页21.一种织物印染汽蒸装置，包括汽蒸箱(1)、轧车(2)、导布辊(3)、卷布辊(4)、通过传动机构(5)控制卷布辊(4)的电机(6)，所述的汽蒸箱(1)上设有入布口(7)和出布口(8)，其特征在于：所述的汽蒸箱(1)的箱壁上设有热风入口(9)和蒸汽入口(10)，所述的热风入口(9)与接有热风源(11)的热风管道(12)相连通，所述的蒸汽入口(10)与接有蒸汽源(13)的蒸汽管道(14)相连通。2.根据权利要求1所述的一种织物印染汽蒸装置，其特征在于：。
4、所述的热风管道(12)和蒸汽管道(14)上分别设有电磁阀(15)。3.根据权利要求1所述的一种织物印染汽蒸装置，其特征在于：所述的热风入口(9)和蒸汽入口(10)分别设有喷口。4.根据权利要求1所述的一种织物印染汽蒸装置，其特征在于：所述的汽蒸箱(1)内设有温度传感器(16)。5.根据权利要求1所述的一种织物印染汽蒸装置，其特征在于：所述的汽蒸箱(1)的出布口(8)处设有布速传感器(17)，所述的布速传感器(17)采用光电传感器。6.根据权利要求1所述的一种织物印染汽蒸装置，其特征在于：所述的汽蒸箱(1)上设有排气口(18)，排气口(18)处设有排气风扇(19)和湿度传感器(20)。7.根据权。
5、利要求1-6任一项所述的一种织物印染汽蒸装置，其特征在于：所述的温度传感器(16)、布速传感器(17)和湿度传感器(20)分别与PLC控制器的输入端相连接，所述的PLC控制器的输出端分别与所述的电机(6)、排气风扇(19)以及电磁阀(15)相连接。8.一种根据权利要求1所述的织物印染汽蒸装置的汽蒸方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：a)织物布经过轧车由汽蒸箱入布口进入箱体内部，织物布在导布辊引导下运行，箱底热风入口进入的干热空气和蒸汽入口进入的饱和蒸汽混合，产生的高温蒸汽对织物进行汽蒸，并对汽蒸箱内温、湿度进行控制；b)布速传感器将采集到的布速信号传送到PLC控制器，PLC控制器执行布速。
6、控制程序，将实际布速与工艺设定值进行比较，并计算控制输出量；PLC控制器输出控制指令，经光电隔离器并进行功率放大，传给控制电机，增大或减小电机转速，进而在传动机构带动下改变卷布辊转速，实现对布速的控制；c)完成汽蒸的织物布在卷布辊的转动下，经由汽蒸箱出布口带出。9.根据权利要求8所述的织物印染汽蒸装置的汽蒸方法，其特征在于：所述的a步骤中对汽蒸箱内温、湿度进行控制方法包括以下步骤：d)温度传感器和湿度传感器实时检测汽蒸箱内的温度和湿度，并将数据传送给PLC控制器，PLC控制器将采样值与当前工艺设定温湿度值进行比较计算，进而执行温湿度解耦控制程序；e)当实时采样温度低于工艺设定温度值时，PLC控。
7、制器输出指令控制热风管道上的电磁阀开度，调节进入汽蒸箱的干热空气流量，实现升温控制；f)当实时采样湿度低于工艺设定湿度值时，PLC控制器输出指令控制蒸汽管道上的电磁阀开度，调节进入汽蒸箱的蒸汽流量，实现增湿控制；g)当实时采样温、湿度值高于工艺设定温湿度值时，PLC输出指令打开排气风扇，加快废气排放速度，实现降温除湿效果。权 利 要 求 书CN 102443989 ACN 102444006 A 2/2页310.根据权利要求9所述的织物印染汽蒸装置的汽蒸方法，其特征在于：所述的e步骤中升温控制的控制步骤为，温度控制回路的主控制器采用分段模糊PID控制方法，在快速升温阶段采用传统PID方法对温度。
8、进行控制，提高系统响应速度，当温度接近设定工艺温度时，加入模糊控制方法，通过前馈回路对温度控制器进行补偿，主控制器与补偿控制器输出的控制量之和共同作用在温控对象上；所述的f步骤中增湿控制的控制步骤为，湿度控制回路的主控制器同样采用分段模糊PID控制方法，在增湿阶段采用传统PID方法，接近设定工艺湿度时，模糊控制器介入工作，同样通过前馈回路对湿度控制器进行补偿，主控制器与补偿控制器输出的控制量之和共同作用在湿度控制对象上。权 利 要 求 书CN 102443989 ACN 102444006 A 1/4页4一种织物印染汽蒸装置及其汽蒸方法技术领域0001 本发明涉及织物印染技术领域，特别涉及一种。
9、织物印染汽蒸装置及其汽蒸方法。背景技术0002 汽蒸是纺织印染工艺的重要环节，在印染前处理、染色、印花、后整理等主要环节都需要采用。其目的是使染色、印花织物完成纤维和色浆的吸湿与升温，促使色浆中的染料向纤维相转移，蒸化过程中将完成染料的化学反应、染料对织物的上染、扩散和固着。因此印染通用汽蒸设备的智能控制与工艺优化，将对加工织物的得色率，上染染料色泽鲜艳度及花型轮廓的清晰度，起着关键性的作用。汽蒸过程在实际应用中存在诸多难题：第一，汽蒸设备智能化控制水平低，难以控制汽蒸的温度、湿度，一方面造成织物加工质量的难以控制，另一方面存在耗能大，有较大的节能及自动化改造空间；第二，对汽蒸工艺参数的优化设。
10、置不到位，由汽蒸造成的织物加工病疵，主要表现为颜色指标的病疵，将难以修复。发明内容0003 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种智能控制汽蒸温度、湿度，从而解决汽蒸在织物染色、印花加工中造成的色差病疵等问题的织物印染汽蒸装置及其汽蒸方法。0004 为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种织物印染汽蒸装置，包括汽蒸箱、轧车、导布辊、卷布辊、通过传动机构控制卷布辊的电机，所述的汽蒸箱上设有入布口和出布口，所述的汽蒸箱的箱壁上设有热风入口和蒸汽入口，所述的热风入口与接有热风源的热风管道相连通，所述的蒸汽入口与接有蒸汽源的蒸汽管道相连通。0005 所述的热风管道和蒸汽管道上分别。
11、设有电磁阀。0006 所述的热风入口和蒸汽入口分别设有喷口。0007 所述的汽蒸箱内设有温度传感器。0008 所述的汽蒸箱的出布口处设有布速传感器，所述的布速传感器采用光电传感器。0009 所述的汽蒸箱上设有排气口，排气口处设有排气风扇和湿度传感器。0010 所述的温度传感器、布速传感器和湿度传感器分别与PLC控制器的输入端相连接，所述的PLC控制器的输出端分别与所述的电机、排气风扇以及电磁阀相连接。0011 一种织物印染汽蒸装置的汽蒸方法，所述的方法包括以下步骤：0012 a)织物布经过轧车由汽蒸箱入布口进入箱体内部，织物布在导布辊引导下运行，箱底热风入口进入的干热空气和蒸汽入口进入的饱和蒸。
12、汽混合，产生的高温蒸汽对织物进行汽蒸，并对汽蒸箱内温、湿度进行控制；0013 b)布速传感器将采集到的布速信号传送到PLC控制器，PLC控制器执行布速控制程序，将实际布速与工艺设定值进行比较，并计算控制输出量；PLC控制器输出控制指令，经光电隔离器并进行功率放大，传给控制电机，增大或减小电机转速，进而在传动机构带动下改变卷布辊转速，实现对布速的控制；说 明 书CN 102443989 ACN 102444006 A 2/4页50014 c)完成汽蒸的织物布在卷布辊的转动下，经由汽蒸箱出布口带出。0015 所述的a步骤中对汽蒸箱内温、湿度进行控制方法包括以下步骤：0016 d)温度传感器和湿度传。
13、感器实时检测汽蒸箱内的温度和湿度，并将数据传送给PLC控制器，PLC控制器将采样值与当前工艺设定温湿度值进行比较计算，进而执行温湿度解耦控制程序；0017 e)当实时采样温度低于工艺设定温度值时，PLC控制器输出指令控制热风管道上的电磁阀开度，调节进入汽蒸箱的干热空气流量，实现升温控制；0018 f)当实时采样湿度低于工艺设定湿度值时，PLC控制器输出指令控制蒸汽管道上的电磁阀开度，调节进入汽蒸箱的蒸汽流量，实现增湿控制；0019 g)当实时采样温、湿度值高于工艺设定温湿度值时，PLC输出指令打开排气风扇，加快废气排放速度，实现降温除湿效果。0020 所述的e步骤中升温控制的控制步骤为，温度控。
14、制回路的主控制器采用分段模糊PID控制方法，在快速升温阶段采用传统PID方法对温度进行控制，提高系统响应速度，当温度接近设定工艺温度时，加入模糊控制方法，通过前馈回路对温度控制器进行补偿，主控制器与补偿控制器输出的控制量之和共同作用在温控对象上；0021 所述的f步骤中增湿控制的控制步骤为，湿度控制回路的主控制器同样采用分段模糊PID控制方法，在增湿阶段采用传统PID方法，接近设定工艺湿度时，模糊控制器介入工作，同样通过前馈回路对湿度控制器进行补偿，主控制器与补偿控制器输出的控制量之和共同作用在湿度控制对象上。0022 本发明采用上述结构和方法，具有以下优点：1、建立汽蒸机智能控制系统模型，针。
15、对汽蒸系统的耦合、滞后时延特性，对系统进行解耦与智能控制算法研究，并将该控制方法应用于汽蒸设备的自动化改造，改变传统汽蒸机的“粗放型”操作现状，实现汽蒸工艺参数在线检测及智能控制；2、解决汽蒸在织物染色、印花加工中造成的色差病疵等问题，优化工艺过程，提高产品质量和挡次，达到节能降耗目的，提高生产效率；3、本发明方法采用解耦控制，分别对温度和湿度控制回路进行补偿，可同时对温度和湿度两个强耦合参数进行自动控制；4、本发明方法采用模糊PID控制，利用模糊控制算法在线调整PID控制器的参数，克服系统工作中的各种干扰和不确定因素，确保被控工艺参数的精确性和稳定性。附图说明0023 下面结合附图和具体实施。
16、方式对本发明作进一步详细的说明；0024 图1为本发明的结构示意图；0025 图2为本发明的逻辑结构框图；0026 图3为本发明中汽蒸箱内温度、湿度控制逻辑结构框图；0027 在图1图2中，1、汽蒸箱；2、轧车；3、导布辊；4、卷布辊；5、传动机构；6、电机；7、入布口；8、出布口；9、热风入口；10、蒸汽入口；11、热风源；12、热风管道；13、蒸汽源；14、蒸汽管道；15、电磁阀；16、温度传感器；17、布速传感器；18、排气口；19、排气风扇；20、湿度传感器。具体实施方式说 明 书CN 102443989 ACN 102444006 A 3/4页60028 如图1图2所示一种织物印染汽。
17、蒸装置，包括汽蒸箱1、轧车2、导布辊3、卷布辊4、通过传动机构5控制卷布辊4的电机6，汽蒸箱1上设有入布口7和出布口8，汽蒸箱1的箱壁上设有热风入口9和蒸汽入口10，热风入口9与接有热风源11的热风管道12相连通，蒸汽入口10与接有蒸汽源13的蒸汽管道14相连通。热风管道12和蒸汽管道14上分别设有电磁阀15。热风入口9和蒸汽入口10分别设有喷口。汽蒸箱1内设有温度传感器16。汽蒸箱1的出布口8处设有布速传感器17，所述的布速传感器17采用光电传感器。汽蒸箱1上设有排气口18，排气口18处设有排气风扇19和湿度传感器20。温度传感器16、布速传感器17和湿度传感器20分别与PLC控制器的输入端。
18、相连接，所述的PLC控制器的输出端分别与所述的电机6、排气风扇19以及电磁阀15相连接。0029 卷布辊由控制电机6通过传动机构5带动，进而控制汽蒸箱1内布速，实际布速由布速传感器17测量；热风源11产生干热空气，经热风管道12上的电磁阀15调节流量后输入汽蒸箱1，起升温作用，箱内温度由温度传感器16测量；蒸汽源13产生蒸汽，经蒸汽管道14上的电磁阀15调节流量后输入箱内，调节湿度，环境湿度由排气口18附近的湿度传感器20测量；排气风扇19可加快废气的排放速度，起降温和除湿的作用。0030 一种织物印染汽蒸装置的汽蒸方法，方法包括以下步骤：0031 a)织物布经过轧车由汽蒸箱入布口进入箱体内部。
19、，织物布在导布辊引导下运行，箱底热风入口进入的干热空气和蒸汽入口进入的饱和蒸汽混合，产生的高温蒸汽对织物进行汽蒸，并对汽蒸箱内温、湿度进行控制；0032 b)布速传感器将采集到的布速信号传送到PLC控制器，PLC控制器执行布速控制程序，将实际布速与工艺设定值进行比较，并计算控制输出量；PLC控制器输出控制指令，经光电隔离器并进行功率放大，传给控制电机，增大或减小电机转速，进而在传动机构带动下改变卷布辊转速，实现对布速的控制；同时根据采集得到的布速控制系统数据，运行模糊控制程序在线调整布速PID控制器的参数，(PID模糊控制为：模糊比例-积分-微分控制)，保证布速在多种不确定性因素影响下的稳定性。
20、；0033 c)完成汽蒸的织物布在卷布辊的转动下，经由汽蒸箱出布口带出。0034 a步骤中对汽蒸箱内温、湿度进行控制方法包括以下步骤：0035 d)温度传感器和湿度传感器实时检测汽蒸箱内的温度和湿度，并将数据传送给PLC控制器，PLC控制器将采样值与当前工艺设定温湿度值进行比较计算，进而执行温湿度解耦控制程序；0036 e)当实时采样温度低于工艺设定温度值时，PLC控制器输出指令控制热风管道上的电磁阀开度，调节进入汽蒸箱的干热空气流量，实现升温控制；0037 f)当实时采样湿度低于工艺设定湿度值时，PLC控制器输出指令控制蒸汽管道上的电磁阀开度，调节进入汽蒸箱的蒸汽流量，实现增湿控制；0038。
21、 g)当实时采样温、湿度值高于工艺设定温湿度值时，PLC输出指令打开排气风扇，加快废气排放速度，实现降温除湿效果。0039 如图3所示整个控制系统分为温度控制回路和湿度控制回路两部分，同时为解决温度和湿度之间的耦合关系，设计了温湿度解耦控制器，分别对温度和湿度回路进行补偿。0040 e步骤中升温控制的控制步骤为，温度控制回路的主控制器采用分段模糊PID控制方法，在快速升温阶段采用传统PID方法对温度进行控制，提高系统响应速度，当温度接说 明 书CN 102443989 ACN 102444006 A 4/4页7近设定工艺温度时，加入模糊控制方法，对PID控制器参数在线调整，提高温度控制精度和稳。
22、定性；调节湿度输入的蒸汽会对汽蒸箱温度带来影响，根据热力学方法建模得到蒸汽与温度变化之间的关系，通过前馈回路对温度控制器进行补偿，主控制器与补偿控制器输出的控制量之和共同作用在温控对象上；0041 f步骤中增湿控制的控制步骤为，湿度控制回路的主控制器同样采用分段模糊PID控制方法，在增湿阶段采用传统PID方法，接近设定工艺湿度时，模糊控制器介入工作，调节温度输入的干热空气也会对汽蒸箱湿度带来影响，根据建模方法得到干热空气与湿度变化之间的关系。同样通过前馈回路对湿度控制器进行补偿，主控制器与补偿控制器输出的控制量之和共同作用在湿度控制对象上。0042 布速由控制电机通过传动机构带动卷布辊进行控制。
23、。卷布辊在转动的同时其内径也在不断的改变，这导致电机转速与实际布速之间存在非线性关系，同时卷布辊带动的织物重量也是时变的，所以布速控制对象具有时变、非线性的特点，传统的PID方法控制效果不理想。本方法采用模糊PID控制，利用模糊控制器对三个重要的PID参数进行在线整定，克服各种不确定因素对控制系统的影响，确保布速的精确控制和稳定性。布速模糊PID控制器在PLC中通过软件编程实现。0043 现有汽蒸箱主要对箱内温度进行自动控制，但该汽蒸装置要求温度、湿度和布速三个关键参数都要稳定在工艺允许范围内，能保证汽蒸质量，本发明方法和装置包括温湿度和布速自动控制系统，可实现对这三个参数的精确控制。现有汽蒸。
24、箱以人工调节湿度为主，但是汽温度和湿度之间相互耦合，对温度(湿度)的调节同时也会对湿度(温度)造成影响，本发明方法采用解耦控制，分别对温度和湿度控制回路进行补偿，可同时对温度和湿度两个强耦合参数进行自动控制。现有技术主要采用传统PID控制方法，控制精度较低，抗干扰性差。本发明方法采用模糊PID控制，利用模糊控制算法在线调整PID控制器的参数，克服系统工作中的各种干扰和不确定因素，确保被控工艺参数的精确性和稳定性。0044 上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。说 明 书CN 102443989 ACN 102444006 A 1/2页8图1说 明 书 附 图CN 102443989 ACN 102444006 A 2/2页9图2图3说 明 书 附 图CN 102443989 A。