可编程控制器在五十年前由美国的电子公司创造并生产，用于对工业过程进行控 制。而经过时代的变迁，电力方面的技术不断提高，PLC 在硬件和软件上面的开发与 扩展也有了巨大的进步，能结合被控器械更好地实现机电一体化。

PLC 使用起来比较可靠，其内部的结构的拼组变化也相当多样，而编写的控制程 序还可明显观察其用途。其功能模块包括有定时器控制时间、计数器、开关量、模拟 量及其扩展模块；而在通讯功能方面带有联网功能，此外还装有定位、诊断、步进等 控制功能。

按着 PLC 如此减少成本和提高性能的进展，更多的继电器将被 PLC 慢慢替代。PLC 不断提升的性能和抗干扰保护也带动了模拟量控制、通讯和模块化电路的逐渐发展， 并在工业上得到更加频繁的采纳。PLC 在和单片机的比较中也占有较大优势，更不用 提落后的继电器和接触器了。在实际应用过程中，PLC 有较长的使用寿命，远远久于 复杂的单片机，稳定性高即不易受环境影响，操作用户不需要对其内部结构和运行原

理彻底了解，便能轻易上手。费用低周期短，成为了机电一体化极好的理想产品。 而染色机的要求是精度较高的温度控制，所需的开关原件较多，同时还需对压力

和温度等模拟量进行控制和测量，因此对控制系统的要求很高。若是仅考虑成本，染 色机可使用单片机控制。然而单片机的控制系统，设备较容易受温度等外界的影响而 出现难以预防的故障，稳定性较差。而在世界许多国家目前已普及了 PLC 在染色机系 统上的控制和应用，故障也大大减少。

1。4 本课题主要研究内容

1。4。1 染色机工艺流程及总体设计

介绍染色机的机器结构，其中包含染色机的分类和内部组件，其次对染色机的工 作原理、工艺流程和对控制系统的要求作出分析。画出整个染色过程的整体流程图， 接着画出染色过程中温度变化的控制流程图、对数据进行使用和查询的流程图以及整 个控制系统的框架图。文献综述

1。4。2 硬件设计

硬件设备方面针对染色机工艺流程需要，根据输入和输出点的要求，选取型号配 适的硬件，包括有足够输入和输出接口的 CPU 型号、传感器的类别和型号的选择、模 拟量模块的选择、PLC 可编程控制器型号的选取，及其选定用于显示和查询数据的触 摸屏。

1。4。3 软件设计

软件设计方面选取染色流程中符合要求的最佳 PLC 编程软件，必须适用于编写 PLC 程序，实现对染色机的控制；设置触摸屏的人机界面，可用于数据的显示和查询。

第二章 染色机工艺流程及系统总体设计

2。1 染色机介绍

2。1。1 染色过程

染色定义：指将纤维材料放置于染料中，从而使染料浸透并转移到纤维材料内部， 将材料着色。染色包含以下步骤。

⑴ 吸附 在将纤维材料置于染液中，由于分子做永不停息的无规则运动的物理定律，染料

便会慢慢附着并扩散在材料表面上。在这过程中，吸附过程可逆，成为解吸，即染料 的浓度若发生改变，那么附着在被染材料上的染料亦能返回染液中。因此，吸附与解 吸这两者同时存在。

⑵ 扩散 因起初染料是附着在材料上，所以纤维材料的表面和内部便存在染料的浓度差，

导致浓度较高的表面染料向材料里染料浓度较低的内部扩散。这种情况下，使得染液 中的其它染料继续附着在材料表面，如此进行扩散。

⑶ 固着 固着即被染色的纤维材料与扩散至其内部的染料结合的过程。固着的程度和方式