張振林，馬美華，劉廣亮

(魯泰紡織股份有限公司，山東 淄博 255100)

紡織企業(yè)漂染實(shí)驗(yàn)室作為大批量染色前的關(guān)鍵工序，出樣時(shí)間直接影響大貨交期，若小樣生產(chǎn)不出，大貨將無(wú)法生產(chǎn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)室小樣生產(chǎn)效率和合格率的需求，促使實(shí)驗(yàn)室朝全流程、自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化的中央集成控制方向發(fā)展，如何提高小樣的生產(chǎn)效率、一次合格率及重現(xiàn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和減少用工，是目前亟待解決的問(wèn)題。

1 存在問(wèn)題

1.1 勞動(dòng)效率低

a) 在漂染實(shí)驗(yàn)室，元明粉、純堿以及整個(gè)流程中所用染色小樣全部為手動(dòng)稱(chēng)量。每天需稱(chēng)量元明粉和純堿約1500份，若熟練打樣工為12人，每分鐘稱(chēng)量約8份，總用工時(shí)約4 h才能完成，流程繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，自動(dòng)化程度、稱(chēng)量精度及生產(chǎn)效率低。

b) 實(shí)驗(yàn)室稱(chēng)量元明粉、純堿的傳統(tǒng)方法是使用精密天平，根據(jù)所需用量進(jìn)行手動(dòng)稱(chēng)量，完成后放置在加料的紙片上，重復(fù)此動(dòng)作直至稱(chēng)量完所需份數(shù)。

c) 根據(jù)生產(chǎn)要求需進(jìn)一步縮短小樣稱(chēng)量流程，提高工作效率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，減少用工人數(shù)，則需對(duì)稱(chēng)量方式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，研究元明粉、純堿自動(dòng)稱(chēng)量裝置，實(shí)現(xiàn)設(shè)備替代人工稱(chēng)量。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)化需求和自動(dòng)化程度待實(shí)現(xiàn)

實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的染色工藝需要持續(xù)完善和簡(jiǎn)化操作，形成工藝標(biāo)準(zhǔn)化及作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化；計(jì)劃排產(chǎn)、推行中央集成控制系統(tǒng)還存在技術(shù)瓶頸；元明粉、純堿采用人工稱(chēng)量影響準(zhǔn)確度，差異性較大。

1.3 成本損耗

人工稱(chēng)量過(guò)程中存在一定的撒漏，造成元明粉、純堿損耗，增加成本。

2 小樣粉體自動(dòng)稱(chēng)量裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)以上問(wèn)題，研發(fā)了小樣粉體自動(dòng)稱(chēng)量裝置，結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

1—左右行走電機(jī)；2—攪拌+加料電機(jī)；3—料筒；4—攪拌器；5—螺旋下料口；6—紙杯；7—天平；8—同步帶；9—軌道。圖1 小樣粉體自動(dòng)稱(chēng)量裝置結(jié)構(gòu)示意

a) 使用 MODBUS 通信協(xié)議，電腦能高效下載或上傳配方和記錄。

b) 觸摸式彩色人機(jī)界面，兼容三菱系列PLC，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制[1]。

c) 機(jī)體使用鋁合金型材，含1套防風(fēng)防潮密封柜。

d) 采用單相交流電供電，電壓為220 V。

e) 移動(dòng)單元含3套皮帶滑臺(tái)和2套步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)粉體單元自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。

f) 稱(chēng)量單元含1套步進(jìn)電機(jī)、1組磁力定位模組和1組磁力控制出粉模組[2]，實(shí)現(xiàn)小樣粉體自動(dòng)稱(chēng)量。

g) 配有操作系統(tǒng)軟件，實(shí)現(xiàn)批次配方下發(fā)和記錄上傳，可追溯歷史記錄。

h) 配有ERP接口，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)管理系統(tǒng)直接控制。

3 方案與實(shí)施

a) 分別為元明粉和純堿粉末原料設(shè)計(jì)2個(gè)容量各為1 kg的儲(chǔ)料缸，兩者分別通過(guò)伺服電機(jī)控制稱(chēng)重螺桿給料，在給料過(guò)程中再通過(guò)電子天平稱(chēng)量不斷讀取稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)，并與設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較。開(kāi)始時(shí)采用大劑量快速出料，在接近目標(biāo)值時(shí)精確微量給料，設(shè)計(jì)、安裝防淚滴托盤(pán)裝置[3]，應(yīng)用程序編寫(xiě)防淚滴托盤(pán)控制程序，稱(chēng)量精度為±0.01 g。

b) 設(shè)計(jì)1套機(jī)械手[4]，1套伺服電機(jī)控制螺桿給料的定量稱(chēng)量系統(tǒng)，采用精密電子天平(精度為±0.01 g)，配工藝操作、調(diào)試觸摸顯示屏、PLC邏輯控制，電腦安裝PLC應(yīng)用程序輸入輸出數(shù)值。

c) 設(shè)計(jì)2組稱(chēng)量杯盤(pán)，每組稱(chēng)量杯盤(pán)為12個(gè)，2組共有24個(gè)，1次最多稱(chēng)量24份。

d) 設(shè)計(jì)專(zhuān)用稱(chēng)量器皿，將搬運(yùn)、打樣、加料等工作流程標(biāo)準(zhǔn)化。

e) 稱(chēng)量速度為平均6 min完成稱(chēng)量24杯，8 h最多可稱(chēng)量元明粉和純堿1900份。

f) 設(shè)計(jì)制作專(zhuān)用防潮稱(chēng)量紙量杯，解決結(jié)露沾杯影響質(zhì)量稱(chēng)量問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

4.1漂染實(shí)驗(yàn)室作為關(guān)鍵工序，是漂染技術(shù)的核心，其工序繁多、勞動(dòng)頻次高，需要標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化來(lái)支撐。小樣粉體自動(dòng)稱(chēng)量裝置的研發(fā)與應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率，縮短了出樣時(shí)間，為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備自動(dòng)化打通技術(shù)瓶頸。

4.2元明粉、純堿自動(dòng)稱(chēng)量裝置的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)設(shè)備替代人工稱(chēng)量，結(jié)合皂洗設(shè)備自動(dòng)化改造，節(jié)約用工1人，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

4.3實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化中央集成控制系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，提高一次出樣率和一次合格率，保障了實(shí)驗(yàn)室全流程自動(dòng)化、標(biāo)準(zhǔn)化中央集成控制系統(tǒng)的有效實(shí)施。