染整生產(chǎn)為了獲得合格的產(chǎn)品，質(zhì)量控制便成為所有控制的核心。為了實現(xiàn)良好的質(zhì)量控制，就必須對產(chǎn)品質(zhì)量或與產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)的重要過程工藝質(zhì)量進行嚴格控制。

自動控制亦稱自動調(diào)節(jié)。染整生產(chǎn)過程大多數(shù)是連續(xù)生產(chǎn)，由多臺單元機組成的聯(lián)合機完成工藝加工過程。在生產(chǎn)過程中某一工藝條件發(fā)生變動時，皆可能涉及到其他變量的波動，偏離正常的工藝條件。為此，就需要用一些自動控制裝置，對生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性變量進行自動控制，施加影響，使偏離工藝設(shè)定值的變量恢復到規(guī)定的變量差值范圍內(nèi)，或者按某種規(guī)律變化，保證生產(chǎn)過程正常進行。

由被控對象和自動化儀表組成的自控系統(tǒng)稱為常規(guī)控制系 統(tǒng)，由被控對象和電子數(shù)字計算機組成的自控系統(tǒng)叫計算機控制系統(tǒng)。

3.1 直接數(shù)字控制系統(tǒng)( DDC )

控制系統(tǒng)中，用一臺計算機代替多個常規(guī)調(diào)節(jié)器工作，一般要控制多個控制回路。它按一定的運行周期和順序不斷地循回，依次與每一個回路接通，進行采樣、運算、輸人輸出信號。

每一個控制回路采用的是采樣控制，即對被控變量的處理在時間上是離散斷續(xù)進行的(某一時刻根據(jù)測量值與設(shè)定值的偏差，計算出的輸出值要保持到下一采樣時刻才可能發(fā)生變化)。因此，所用的控制規(guī)律應(yīng)為離散的PID控制。在絲光加工堿濃度測量控制系統(tǒng)中，對傳感器的輸出進行了多級非線性校準和溫補償處理，濃度控制就采用了閉環(huán)增量式PID算法(離散的PID控制),PID參數(shù)現(xiàn)場設(shè)定，調(diào)整方便，較好地解決了絲光濃堿液的測量和控制;多分部(單元)速度協(xié)調(diào)控制傳動系統(tǒng)，單元間速差信號由松緊架上的速度傳感器饋人多路速度控制器(或IPC、PLC)，經(jīng)多路開路(例如8路)輛流采樣后,共用一個采樣/保持器(S/H)及一個A/D轉(zhuǎn)換器經(jīng)接口饋人單片機(見圖3)

圖3中VF1-VF8是單元間速差反饋信號或張力傳感信號，V01-V08是饋人各單元變頻器的控制信號。直接數(shù)字控制系統(tǒng)目前在染整工藝裝備上應(yīng)技改應(yīng)用。

3.2 集中分散型控制系統(tǒng)(DCS)

DCS又稱總體分散型控制系統(tǒng)。它是利用現(xiàn)代計算機技術(shù)、通訊技術(shù)、自動控制技術(shù)及圖形顯

示技術(shù)來實現(xiàn)過程控制、過程管理的現(xiàn)代控制技術(shù)裝備。通常由過程控制單元、過程接口單元、CRT顯示操作站、管理計算機及高速數(shù)據(jù)通道等五個主要部分組成。在DCS中，數(shù)據(jù)通信標準RS-232、RS-422、RS-485等被廣泛采用,現(xiàn)場傳感器、執(zhí)行器與控制設(shè)備之間仍然是采用傳統(tǒng)的模擬信號進行通信，控制設(shè)備(下位機)與管理計算機(上位機)間傳遞數(shù)字信號。因此,DCS是一種模擬數(shù)字混合系統(tǒng)。染整生產(chǎn)已將DCS廣泛應(yīng)用于多機臺間歇式染色機的群控。

3.3 染整測控系統(tǒng)發(fā)展趨向

染整生產(chǎn)過程控制由常規(guī)儀表控制向計算機控制發(fā)展，常規(guī)PID控制向先進過程控制(APC)過渡；傳統(tǒng)的DCS向國際統(tǒng)一標準的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)提升；生產(chǎn)過程自動化水平從局部單機臺自動化向綜合自動化系統(tǒng)(CIPS)發(fā)展。 

3.3.1先進控制系統(tǒng)

先進控制系統(tǒng)是一:類在動態(tài)環(huán)境中基于模型，并借助充分的計算能力，為工廠獲得最大利潤而實施的運行和技術(shù)策略。這種新的控制策略實施后，染整生產(chǎn)的工藝過程運行在最佳工況。先進控制系統(tǒng)包含多變量預測控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、軟測量技術(shù)、智能控制系統(tǒng)等。

3.1.1.1軟測量技術(shù)

軟測量的基本思想是把自動控制理論與生產(chǎn)過程有機結(jié)合起來，應(yīng)用計算機技術(shù)，對于難以測量或暫時不能測量的重要變量(或稱之為主導變量)，選擇另外一些容易測量的變量(或稱之為輔助變量)，通過構(gòu)成某種數(shù)學關(guān)系來推斷和估計，以軟件來代替硬件(傳感器)的功能。這種方法具有響應(yīng)迅速，連續(xù)給出主導變量信息，且具有投資低，維持保養(yǎng)簡單等優(yōu)點。

(1)各種織物的紅外輻射吸收特性皆可以從標準光譜中查得(如“薩特勒”標準紅外光譜)，也就是軋染工藝中的織物紅外吸收帶是已知的。那么,對紅外預烘中輻射器的輻射特性測定，就成為判定被加熱織物吸收效果的重要根據(jù)。應(yīng)用紅外分光度計可以測出遠紅外加熱時輻射特性和吸收特性。但是，遠紅外輻射能的測定是一個繁雜且精細的過程,在線檢測尤為困難。

λeTe=3625(μm.K)的工程最大值公式，告訴我們，對于給定的波長λe，有一特定的溫度Te,在輻射源輻射通量值固定的情況下,輻射產(chǎn)生的效率最大。因此，只需采用在線測量輔助變量一溫度的方法，便可控制輻射器的輻射波長，與織物預烘后剩余含水率的測量相結(jié)合，完成對輻射器的紅外輻射能的監(jiān)控。

(2)在定形工藝過程中；織物常添加樹脂或助劑，需要在一特定的溫度下持續(xù)一定作用時間完成鍵合反應(yīng)，定形時間控制器通過對織物本身的溫度(輔助變量)變化的測量，用控制定形機運行速度來調(diào)節(jié)各種不同織物的定形時間(主導變量),完成織物在各種升溫曲線下精確地達到溫度時間的完善定形效果。國產(chǎn)新型定形機上已配備。

3.3.1.2智能控制技術(shù)

智能控制技術(shù)是通過計算機模擬人類的思想過程，將其應(yīng)用于自動控制領(lǐng)域之中。由于智能控制可以拋開控制對象的數(shù)學模型，能夠很好地解決傳統(tǒng)控制技術(shù)所面臨的難題。模糊控制、專家系統(tǒng)及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是三種典型的智能控制方法。

(1)模糊控制是建立在模糊集合和模糊邏輯的基礎(chǔ)上的,相繼出現(xiàn)于模糊控制器、模糊推理等專用芯片及“模糊控制通用系統(tǒng)”。模糊控制器不僅對被控量的偏差進行反饋控制，還同時對被控量偏差的變化率進行反饋控制，對保證控制系統(tǒng)的穩(wěn)定工作，不致因調(diào)節(jié)“過沖”而發(fā)生振蕩現(xiàn)象。帶有模糊控制功能的溫度控制儀表已廣泛應(yīng)用于染整工藝的溫度測控系統(tǒng);由于模糊控制器的最大特點就是能在不求取被控對象數(shù)學模型的前提下完成控制任務(wù)，并達到滿意的動態(tài)特性和控制精度，這對于較復雜的系統(tǒng)和被控對象的數(shù)學模型難以求出的場合，如模糊控制收卷線速度恒定，毋須計算機建立數(shù)學模型間接測量收卷直徑，使控制簡單、快捷，符合卷繞非線性時變系統(tǒng)的特性要求。

(2)專家控制是使知識基于控制對象和控制規(guī)律的各種知識，并以智能式應(yīng)用這些知識,使控制系統(tǒng)受控過程盡可能獲得優(yōu)化的過程。專家系統(tǒng)具有以下特點：善于解決不確定性的、非結(jié)構(gòu)化的、沒有算法解決或雖有算法解決但在現(xiàn)有的機器上無法實施的困難問題；一個專家系統(tǒng)匯集了某個領(lǐng)域多位專家的知識和經(jīng)驗，以及他們協(xié)作重大問題的能力。因此專家系統(tǒng)表現(xiàn)出更淵博的知識，更豐富的經(jīng)驗和更強的工作能力，而且能夠高效準確、迅速和不知疲倦地工作，專家系統(tǒng)的程序可永久保存，并復制任意多的副本，以在不同地區(qū)和企業(yè)使用，使人類專家的領(lǐng)域知識突破了時間的限制。專家系統(tǒng)-般還具有解釋功能，即在運行過程中一方面能回答用戶提出的問題，另一方面還能對最后的結(jié)專家系統(tǒng)能夠不斷地獲取知識，增加新的知識，修改原有知識。若所有的染整企業(yè)根據(jù)自己生產(chǎn)情況，選用生產(chǎn)過程所需的工藝、助劑及設(shè)備的專家系統(tǒng)軟件，將對生產(chǎn)非常有利。研發(fā)軟件是關(guān)鍵。

(3)傳感器的智能化即智能傳感器，是傳統(tǒng)傳感器和微處理器(或微計算機)相結(jié)合而構(gòu)成的。它充分利用微處理器的計算和存儲能力，對傳感器的數(shù)據(jù)進行處理，并能對它的內(nèi)部行為進行調(diào)節(jié),使采集的數(shù)據(jù)最佳。智能傳感器是利用模糊理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及信息融合技術(shù)，使傳感器具有分析、判斷、自適應(yīng)、自學習的功能,并可以完成圖像識別、特征檢測、多維檢測等復雜任務(wù)。一般的智 能傳感器都具有雙向通信功能，即微處理器和基本傳感器之間能夠相互通信，微處理器不但接收處理傳感器的數(shù)據(jù),還可以將信息反饋至傳感器，對測量過程進行校正和控制。研發(fā)染整工藝參數(shù)智能式傳感器是關(guān)鍵。

3.3.2現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)

20世紀90年代初，用微處理器技術(shù)實現(xiàn)過程控制以及智能傳感器的發(fā)展，導致用數(shù)字信號取代直流標準模擬信號，這就形成了一種先進的工業(yè)測控技術(shù)—現(xiàn)場總線(Fieldus)?，F(xiàn)場總線是連接工業(yè)過程現(xiàn)場儀表和控制系統(tǒng)之間的全數(shù)字化、雙向和多站點的串行通信網(wǎng)絡(luò)，從各類傳感器、變送器、人機接口或有關(guān)裝置獲取信息，通過控制器向執(zhí)行器或機構(gòu)傳送信息，構(gòu)成現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。FCS由于采用了智能的現(xiàn)場設(shè)備，能夠把DCS中處于控制室的控制模塊和I/O模塊置人現(xiàn)場設(shè)備，加上現(xiàn)場設(shè)

備具有通信能力，現(xiàn)場的測量變送儀表可以與閥門等執(zhí)行機構(gòu)直接傳送信號，因此，控制系統(tǒng)功能能夠不依賴控制室的計算機或控制儀表，直接在現(xiàn)場完成，實現(xiàn)徹底的分散控制。這對于生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境差的染整工藝過程控制來說，極大地減少了通信介質(zhì)的用材；提高了安全性、可靠性，大量節(jié)省了停臺維修時間。

    目前，染整企業(yè)的控制裝備中已在應(yīng)用現(xiàn)場總線，從系統(tǒng)上而言，正由DCS向FCS過渡，在新型的高效練漂機染色機、圓網(wǎng)獨立傳動印花機、雙軸伺服傳動平網(wǎng)印花機、定形機及預縮機上，皆已成功地應(yīng)用。

3.3.3綜合自動化系統(tǒng)(CIPS)

節(jié)能降耗、少投人多產(chǎn)出的高效生產(chǎn)和減少污染的清潔生產(chǎn)成為染整企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的生產(chǎn)模式，企業(yè)把提高綜合自動化水平作為挖潛增效、提高競爭能力的重要途徑。集常規(guī)控制先進控制、過程優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度、企業(yè)管理、經(jīng)營決策等功能于一體的綜合自動化系統(tǒng)，成為當前企業(yè)自動化信息化發(fā)展的趨勢。

現(xiàn)場總線、智能儀表及基于現(xiàn)場總線的FCS,是實現(xiàn)CIPS最有效的裝備，為適合企業(yè)現(xiàn)有的DCS、PLC系統(tǒng)和投資的連續(xù)性，考慮到染整設(shè)備的控制柜組由多廠商提供，具有多種現(xiàn)場總線,在底層網(wǎng)絡(luò)中皆已包容集成；CIPS在計算機通信網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫的支持下，實現(xiàn)信息與功能的集成，進而充分實現(xiàn)經(jīng)營系統(tǒng)、技術(shù)系統(tǒng)及組織系統(tǒng)的集成，最終形，成一個能適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境不確定性和市場要求多變性的全局優(yōu)化的高質(zhì)量、高效益、高柔性的智能生產(chǎn)系統(tǒng)。

4   數(shù)字化—網(wǎng)絡(luò)化—智能化

生產(chǎn)過程控制由常規(guī)儀表控制向計算機控制發(fā)展，生產(chǎn)過程自動化從局部自動化向綜合自動化迅速發(fā)展。生產(chǎn)自動化的技改，為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型構(gòu)建了基礎(chǔ)。數(shù)字化→網(wǎng)絡(luò)化→智能化是染整行業(yè)自動化發(fā)展的必然。AI=大數(shù)據(jù)+深度學習，實現(xiàn)染整智能化，染整生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)的搜索，建立實用的數(shù)據(jù)平臺是關(guān)鍵。

染整數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，完成工藝參數(shù)的模擬量測控，模擬量信號經(jīng)標準RS485/232串行接口與計算機組成直接數(shù)字控制系統(tǒng)，為生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)化夯實基礎(chǔ)。