紡織機械電氣自動化控制系統(tǒng)技術研究

　　摘　要：經(jīng)過幾十年科研工作者的努力，我國的紡織機械行業(yè)已經(jīng)取得了喜人的成就，基本能夠滿足紡織企業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構調整需求。但紡織機械的機電一體化、紡紗質量的自動化檢測、紡織工藝的合理性、紡織機械的適應性仍與國際先進水平存在很大的差距，缺乏自主開發(fā)的創(chuàng)新產(chǎn)品作為支撐。

　　關鍵詞：紡織機械；自動化；控制系統(tǒng)

　　目前，我國紡織品的出口主要為低端產(chǎn)品。雖然我國紡織產(chǎn)品的生產(chǎn)總量已位居世界之首，但國內的紡織設備普遍比較落后，紡織業(yè)仍為勞動密集型行業(yè)。如何使我國紡織業(yè)真正成為世界紡織行業(yè)的領頭羊，離不開具有自主知識產(chǎn)權的高效自動化紡織機械設備的支撐。隨著最近貿易保護主義和國外技術的封鎖，我國紡織業(yè)的弱點暴露無疑。提高紡織設備的自動化水平，必須走向自主開發(fā)高端紡織機械的道路上來。

　　1. 紡織機械控制系統(tǒng)計算機語言的Web開發(fā)

　　利用Web技術開發(fā)紡織機械機電一體化控制系統(tǒng)是當前紡織機械的主流技術。Web技術的開放性使其在自動化控制系統(tǒng)中的應用越來越廣泛，Web技術正逐步取代傳統(tǒng)的開發(fā)模式。Web技術開發(fā)方法目前較為流行的是B/S體系結構模式。

　　(1) 構建樹形文本數(shù)據(jù)庫

　　采用W3C定制的XML數(shù)據(jù)交換標準作為應用系統(tǒng)開發(fā)的數(shù)據(jù)描述方法，通過建立樹形模型描述數(shù)據(jù)文件，針對每一個應用模塊建立相應的樹，包括根(應用本身)、節(jié)點（程序、數(shù)據(jù)）、節(jié)點下的子節(jié)點(程序、數(shù)據(jù)所對應的單位)等等。

　　(2) 數(shù)據(jù)驅動的開發(fā)

　　W3C提供的DOM規(guī)范，是一種能夠訪問和操縱XML文件的方法。它可以使XML成為與應用無關的跨平臺編程語言。在自動化控制系統(tǒng)中采用DOM接口，利用XML和HTML文檔， 提供可靠、可擴展的數(shù)據(jù)開發(fā)引擎。采用microsoft的DOM引擎實現(xiàn)DOM功能，是目前公認相當準確的一個。

　　2. 紡織機械自動化控制系統(tǒng)的設計方案

　　(1) 紡織機械自動化控制系統(tǒng)的軟件設計方案

　　紡織機械自動化控制系統(tǒng)軟件由PLC主程序和伺服控制器程序兩部分組成，包括通訊發(fā)送程序、通訊接受程序、通訊中斷程序、定時中斷程序等。利用軟件實現(xiàn)電機的高頻率倒順運轉，并通過控制電機的位置關系保證紡織產(chǎn)品的質量，同時還需考慮各種生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的停車和啟動的特殊條件。變頻器主要是通過構件的內部功能模塊完成測取主電機的信號、控制自身變速運轉功能。

　　(2) 紡織機械自動化控制系統(tǒng)的硬件設計方案

　　整個控制系統(tǒng)的硬件采用電機數(shù)控技術，利用伺服控制器、伺服電機、編碼器組成計算機控制系統(tǒng)，通過PLC協(xié)調各驅動部件間的同步運轉，從而將傳動系統(tǒng)簡化到了最低限度，間接消除了因機械原因引起的停車故障，提高了整機運轉的可靠性和工作效率，也使生產(chǎn)效率得到相應的提高。

　　多電機傳動系統(tǒng)的紡織機械控制系統(tǒng)通過各個邏輯器件之間的串行通訊端口，以及伺服控制器的數(shù)字頻率信號的輸入、輸出接口，使各伺服控制器之間利用數(shù)頻線逐級相連，從而保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)木_度和可靠性。多電機傳動控制系統(tǒng)由人機交換界面、PLC模塊、變頻器、伺服控制器和其他輔助器件組成：

　　控制對象：多電機控制系統(tǒng)中的電機組，通常為為三相異步電動機和交流伺服電機。

　　a. 主電機采用變頻電機傳動，工作軸上安裝編碼器；

　　b. 伺服電機控制工作軸完成逆順轉動作；同時，伺服電機所帶編碼器應保證與主電機的同步；

　　3. 開發(fā)紡織機械機電一體化技術的難點

　　(1) 紡織機械的快速反應技術

　　設計紡織機械運動構件時，如何做到運動構件的快速反應，是實現(xiàn)紡織業(yè)自動化生產(chǎn)的核心技術。如某精梳工藝的錫林最高速度達到500多鉗次/分鐘，即要求分離羅拉和鉗板擺軸的伺服電機能夠滿足每秒超過8.5次的逆順轉次數(shù)，錫林軸的回轉保持同步和連續(xù)生產(chǎn)的情況下不發(fā)熱的技術指標。

　　(2) 紡織機械的同步運轉技術

　　保證運動部件快速反應的同時，還需保證運動部件與伺服電機的同步。如精梳機分離羅拉與鉗板擺軸運動規(guī)律，要求伺服電機依據(jù)編碼器和PLC控制程序按照分離羅拉與鉗板擺軸的運動規(guī)律保證主電機同步。精梳機的分離羅拉技術要求是保證每鉗次輸出長度為26.482mm。伺服電機必須滿足與錫林變頻電機同步的要求。

　　4.結語

　　使我國紡織業(yè)真正成為世界紡織行業(yè)的領頭羊，還有很多的路要走。由于國內企業(yè)使用的控制系統(tǒng)主要為西門子產(chǎn)品，且由西門子產(chǎn)品進行二次開發(fā)的紡織機電一體化產(chǎn)品也取得了一定成果。

　　參考文獻：

　　[1] 呂渭賢. 我國紡織機械行業(yè)自動化技術應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 江蘇紡織, 2004(3).

　　[2] 溫照方. SIMATCI57-200可編程序控制器教程[M]. 北京理工大學出版社.

　　

《紡織機械電氣自動化控制系統(tǒng)技術研究》

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