- 綜合信息
- 當前位置：首頁 >> 綜合信息 >> 科技動態(tài)
我國紡織行業(yè)機電一體化技術現(xiàn)狀與發(fā)展
發(fā)布時間：2019-05-14
呂渭賢
近十多年來我國紡織機械行業(yè)的機電一體化水平有了較明顯的提高，在新型紡織機械上普遍采用了機電一體化技術。這項技術的內容包含了先進的信息處理和控制技術，即以計算機為核心，有PLC、工控機、單片機、人機界面、現(xiàn)場總線等組成的控制系統(tǒng)；先進的驅動技術，有變頻調速，交流伺服，步進電機等；檢測傳感技術和執(zhí)行機構；精密機械技術等。棉紡織設備較有代表性的機電一體化產(chǎn)品，例如新型的粗紗機、分條整經(jīng)機、漿紗機，這類機器均采用了機電一體化技術，其特點是：
（1）由計算機控制多臺變頻器，交流伺服驅動器，再分別控制多臺電動機的同步傳動系統(tǒng)。（粗紗機為二、三或四臺電機的三種方案，分條整經(jīng)機為五臺電機，漿紗機為七臺電機）
（2）均采用傳感技術，檢測紗線張力，通過計算機實現(xiàn)張力控制。
（3）采用計算機軟件來完成粗紗的卷繞成形功能和實現(xiàn)經(jīng)軸、織軸的理想卷繞。
紡織機械應用了機電一體化技術后機構簡化，性能改善，質量提高，操作方便，提升了設備的檔次和水平。
（1）粗紗機采用計算機控制多電機分部傳動后的效果：
①簡化了復雜的機械結構，取消了錐輪變速裝置、三自動成形機構、計長裝置等。
②應用觸摸屏人機界面，操作十分方便。
③計算機儲存多品種的最佳工藝，更換品種十分方便。
④產(chǎn)品質量好，粗紗條干水平達到烏斯特公報5%的水平。
⑤主機速度和生產(chǎn)效率提高，斷頭減少。
(2)分條整經(jīng)機采用計算機、變頻器、交流伺服組成的控制系統(tǒng)后的效果：
①經(jīng)軸卷繞張力從定性控制發(fā)展到定量控制，自動控制內外圈張力，實現(xiàn)理想的內緊外松，產(chǎn)品質量好。
②對絞精度有明顯的提高。
③采用觸摸屏人機界面，操作簡單方便。
④主機價格是進口價格的三分之一，降低了紡織廠的投資。
(3)漿紗機采用計算機控制多電機分部傳動后的效果：
①簡化了復雜的機械結構，取消了長邊軸傳動和PIV機械無級變速器。
②伸長率和織軸卷繞張力得到了有效控制，提高了產(chǎn)品質量。
③回潮率檢測后，通過計算機與全機速度調節(jié)相連，保證回潮率的良好控制，有利于后道工序的穩(wěn)定生產(chǎn)。
④采用觸摸屏人機界面，操作簡單方便。
⑤機器生產(chǎn)效率有較明顯的提高。
自動絡筒機和無梭織機也是紡織行業(yè)中機電一體化水平高的產(chǎn)品，其特點將在后面進行專題介紹。
1 先進的通用自動化裝置在紡織機械上應用的狀況
上面舉例的三種設備，主要是采用了先進的通用自動化裝置應用于紡織機械上來提高機電一體化水平，產(chǎn)生了好的效果。因此先進的通用自動化裝置應用狀況，也可從一方面反映出紡織設備的機電一體化技術現(xiàn)狀。
1.1 PLC的應用
PLC在紡織設備上應用已普及，清花、梳棉、并條、精梳、粗紗、絡筒、并紗、捻線、整經(jīng)、漿紗、無梭織機等均已采用。
紡織設備上用的PLC，其1/0點數(shù)范圍：8～1024點，約85%以上為8～112點。
PLC的年需用量，2002年約24000臺，比2000年增長33%。
主要選用了西門子公司、光洋公司、三菱公司的PLC產(chǎn)品，其次有松下、Omron、富士、LG等公司的產(chǎn)品。
噴氣織機的控制系統(tǒng)，選用了貝加萊公司的PCC（可編程計算機控制器），其性能優(yōu)于一般PLC。
1.2 人機界面的應用
近年來在紡織設備上人機界面技術應用發(fā)展很快，需用量逐年增加。單機自動化程度較高的設備，設計時選用了觸摸屏人機界面，例如高產(chǎn)梳棉機、精梳機、新型粗紗機、數(shù)控細紗機、高檔的分條整經(jīng)機和漿紗機等采用觸摸屏人機界面。
人機界面年需用量，2002年約為20000臺，目前多數(shù)為文本顯示方式。
主要選用西門子公司、三菱公司、光洋公司、Digital公司的人機界面產(chǎn)品，其次有松下、日立、Omron、貝加萊、臺達等公司的產(chǎn)品。
1.3 變頻器的應用
在紡織機械上變頻器的應用，基本上與PLC相同，從清花設備到無梭織機都已采用。
紡織設備上應用的變頻器容量范圍0.37kw～500kw，90%以上為0.37kw～37kw。大容量的變頻器只有化纖設備上應用，需要量少。
變頻器年需用量，2002年約為16000臺，比2000年增長15%。
主要選用了綸茨公司、明電舍公司、富士公司、LG公司的變頻器產(chǎn)品，其次有ABB、施耐德、西門子、三菱、安川、臺達等公司的產(chǎn)品。
1.4 交流伺服系統(tǒng)的應用
紡織設備上應用交流伺服技術是為了提高設備的性能，滿足高精度控制的要求，目前已有高檔梳棉機、帶自動調勻整的并條機、新型粗紗機、數(shù)控細紗機、分條整經(jīng)機、漿紗機、園網(wǎng)印花機等設備應用了交流伺服。國內無梭織機制造廠已開發(fā)出用交流伺服的電子送經(jīng)和電子卷取，今后交流伺服的需用量將非?？捎^。
交流伺服的年需用量，2002年約2500臺。
主要選用了綸茨、西門子、三洋、安川、日立等公司的產(chǎn)品。
1.5 現(xiàn)場總線技術的應用
紡織設備應用現(xiàn)場總線技術剛開始起步，僅少數(shù)設備應用這項技術，如數(shù)控細紗機，漿紗機，分條整經(jīng)機，雙層起毛機，直捻機，錦、滌綸紡絲后加工設備應用了Profibus現(xiàn)場總線，新型粗紗機和圓網(wǎng)印花機應用了CANbus現(xiàn)場總線。
1.6 工控機的應用
因多數(shù)紡織設備可以用PLC來滿足生產(chǎn)工藝的控制要求，只有少數(shù)設備為了達到較復雜控制要求，采用工控機加PLC構成控制系統(tǒng)，例如漿紗機、新型粗紗機、部分化纖設備。目前在紡織行業(yè)中工控機的用量較少。
2 開發(fā)和生產(chǎn)紡織專用自動化裝置的狀況
2.1 梳棉機自調勻整裝置
國產(chǎn)清梳聯(lián)設備配用的高產(chǎn)梳棉機均帶有自調勻整裝置，大多數(shù)屬于混合環(huán)控制，以檢測喂入棉層的厚度，控制短片段不勻；采用喇叭口壓力檢測或采用凹凸羅拉、階梯羅拉檢測輸出棉條的粗細，控制長片段不勻。兩處檢測到的信號，送入控制器經(jīng)計算機運算，控制給棉羅拉的速度，達到自調勻整的目的。國內給棉羅拉調速多數(shù)采用變頻控制，若要求提高控制精度可以用交流伺服控制。
國產(chǎn)梳棉機自調勻整裝置經(jīng)過多年的生產(chǎn)使用，已趨成熟，裝置的年生產(chǎn)量已達1200套—1500套，供主機配套使用。
2.2 并條機自調勻整裝置
國內并條機主要生產(chǎn)廠沈陽、天門、寶成廠均生產(chǎn)帶有自調勻整的并條機，自調勻整裝置由專業(yè)廠開發(fā)生產(chǎn)，也有主機廠自主開發(fā)的，目前成熟配套的裝置主要為三種型號產(chǎn)品，由洛陽613研究所開發(fā)的BYD型、烏斯特公司的USC型和USG型?？刂品绞讲捎冒纪沽_拉檢測喂入棉條的粗細，經(jīng)過計算機運算，控制交流伺服驅動器和電機，改變主牽伸的牽伸倍數(shù)，達到勻整的目的。
613研究所開發(fā)的BYD型自調勻整裝置已為國產(chǎn)FA326、FA322、FA319型并條機配套，可適應并條機的最高速度800m/min，勻整最短片段為15mm，與不加勻整相比，條干CV值下降0.2～0.5個百分點，5米重不勻在0.4%～0.5%以下，已生產(chǎn)100多套供用戶使用。
2.3 粗紗機的CCD張力檢測、微調裝置
在2002年國際紡機展上，國內天津紡機、無錫宏源、河北太行機械廠等六家廠商展出的粗紗機均配有CCD張力檢測和微調裝置，采用檢測3個錠子的粗紗張力變化，輸入計算機進行運算，控制卷繞電機速度微調，達到控制張力的目的。
國產(chǎn)CCD裝置的生產(chǎn)由專業(yè)傳感器廠生產(chǎn)或主機廠自制開發(fā)生產(chǎn)兩種方式，目前多數(shù)生產(chǎn)廠是作為用戶選用件。
2.4 細紗機的電子凸輪
新型數(shù)控細紗機除了錠子傳動用變頻調速，羅拉傳動、集體落紗用交流伺服外，還采用了電子凸輪替代原機械凸輪。其原理為計算機控制交流伺服電機驅動鋼令板升降運動。采用了電子凸輪技術后，改變了傳統(tǒng)的紡紗成形工藝，可根據(jù)用戶紡紗品種的要求，通過參數(shù)設置，任意改變紡紗成形，以滿足新產(chǎn)品發(fā)展的需要。
2.5 異纖維自動檢測裝置和織物自動檢驗裝置
紡織廠采用人工方法挑揀棉花中的異纖維和織物的疵點，這種傳統(tǒng)的方法用工多，為了降低成本，開發(fā)自動化裝置十分必要。在2002年國際紡機展上，展出了國產(chǎn)的異纖維檢測裝置(大連貴友科技有限公司)和織物自動檢驗裝置(中國紡機集團宏大研究院)。這兩項裝置均采用攝像技術，影像信息經(jīng)過計算機圖像處理，能精確分辨出異纖大小和位置，或織物疵點的大小和位置，這項新技術的應用，填補了國內空白，當然這兩項裝置尚有一個完善過程，才能批量生產(chǎn)推向市場。
3 自動絡筒機和無梭織機的機電一體化
3.1 自動絡筒機的機電一體化
國產(chǎn)新一代的自動絡筒機在2002年國際紡機展上展出，其特點是機電一體化水平有了進一步的提高，換管、大小吸嘴、自動捻接等各項動作均由單獨電機傳動，由電腦控制各種動作既方便又快捷，取消了齒輪、凸輪、連桿等機械傳動，簡化了機械結構，提高了機器的生產(chǎn)效率，降低了消耗。
槽筒傳動采用無刷直流電機直接驅動，電機能耗降低30%，做到了電機溫升低體積小。新一代機器的成本比老一代機器相對降低。希望新一代機器能盡早成熟，替代進口。
3.2 無梭織機的機電一體化技術現(xiàn)狀
國產(chǎn)無梭織機的電控系統(tǒng)，除了一部分機器采用PLC和PCC組成的控制系統(tǒng)外，目前約有三分之二的主機采用以單片機為主組成的專用控制系統(tǒng)。自制的專用控制裝置，成本低，但在可靠性方面因與元器件的質量、篩選老化、加工工藝等多種因素有關，要