紡織機(jī)械的機(jī)電一體化現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

孫衛(wèi)紅

【摘 要】紡織機(jī)械的不斷進(jìn)步與發(fā)展是提高我國(guó)紡織業(yè)生產(chǎn)水平與生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵，加快實(shí)現(xiàn)紡織機(jī)械的機(jī)電一體化，促使紡織機(jī)械性能的進(jìn)一步提高是當(dāng)前紡織機(jī)械行業(yè)的主要發(fā)展方向?，F(xiàn)本文就從紡織機(jī)械機(jī)電一體化的發(fā)展特點(diǎn)開(kāi)始論述，分析其在生產(chǎn)中的應(yīng)用特征，并探討紡織機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)。

【關(guān)鍵詞】紡織機(jī)械；機(jī)電一體化；特點(diǎn)；應(yīng)用；發(fā)展

紡織業(yè)是我國(guó)較為傳統(tǒng)的一個(gè)行業(yè)，但古代的紡織業(yè)生產(chǎn)幾乎全靠人力來(lái)完成，生產(chǎn)力水平較為低下，生產(chǎn)效率較低。自第一次產(chǎn)業(yè)革命之后，紡織業(yè)進(jìn)入了機(jī)械化生產(chǎn)的時(shí)代，極大的提高了生產(chǎn)力水平，生產(chǎn)效率較高。直到今天，我國(guó)的紡織業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化大規(guī)模生產(chǎn)，促進(jìn)了紡織業(yè)的快速發(fā)展。并且在工業(yè)科技不斷進(jìn)步的情況下，紡織機(jī)械正在向著機(jī)電一體化的方向不斷進(jìn)步發(fā)展。以下本文就對(duì)紡織機(jī)械的機(jī)電一體化發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行探討。

1.紡織機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展特點(diǎn)

目前在我國(guó)，紡織機(jī)械的機(jī)電一體化發(fā)展已經(jīng)取得了一定的成就，極大的促進(jìn)了紡織機(jī)械生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化的發(fā)展?？傮w來(lái)說(shuō)，紡織機(jī)械的機(jī)電一體化技術(shù)發(fā)展主要體現(xiàn)出兩個(gè)特點(diǎn)。即普及推廣了變頻調(diào)速技術(shù)，提高了智能化控制技術(shù)水平。

1.1變頻調(diào)速技術(shù)的推廣

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的不斷完善，各行業(yè)之間的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)更為激烈，紡織業(yè)也不例外。各個(gè)紡織企業(yè)為了提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力，都在不斷的采用新技術(shù)與新的生產(chǎn)機(jī)械，以期提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，從而獲得更大盈利空間。而變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用極大的滿足了企業(yè)生產(chǎn)力改革的這一需求，交流異步電機(jī)變頻技術(shù)、交流伺服電機(jī)控制技術(shù)等等不同新科技的應(yīng)用，都為紡織企業(yè)的機(jī)械性能改進(jìn)提供了很大的技術(shù)支持，同時(shí)也促進(jìn)了變頻調(diào)速技術(shù)的普及與推廣。當(dāng)前我國(guó)的紡織企業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）通用變頻器開(kāi)環(huán)控制異步電機(jī)變頻調(diào)速。這種方案的電機(jī)中，電路結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單而且具有較強(qiáng)的可靠性，一般運(yùn)用于對(duì)調(diào)速精度要求不高的產(chǎn)品生產(chǎn)中，適用于該調(diào)速的機(jī)械如針織機(jī)械和染整機(jī)械等。

（2）無(wú)速度傳感器的矢量變頻器控制異步電機(jī)變頻調(diào)速。該方案的電機(jī)中，電路結(jié)構(gòu)也是較為簡(jiǎn)單，具有較好的工作可靠性，一般適用于調(diào)速精度為0.5%-1.0%的紡織機(jī)械設(shè)備中。

（3）帶速度反饋的矢量變頻控制異步電機(jī)閉環(huán)變頻調(diào)速。該方案中的電路結(jié)構(gòu)則較為復(fù)雜，而且其需要投入的成本較大，但是這種方案具有較強(qiáng)的調(diào)速性能，能夠獲得較高的轉(zhuǎn)速，調(diào)速的范圍也能夠達(dá)到100：1的范圍。另外，該方案具有較強(qiáng)的特定，這種特性對(duì)于轉(zhuǎn)速要求較高的機(jī)械十分實(shí)用，比如整經(jīng)、漿紗、熱定型等機(jī)械。一般常用的傳動(dòng)電機(jī)有兩種，一種是普通的Y系列交流異步電機(jī)，另一種是交流變頻專(zhuān)用異步電機(jī)。

從變頻器的應(yīng)用現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)的紡織企業(yè)在生產(chǎn)中所使用的變頻器主要是由國(guó)外進(jìn)口而來(lái)的。但隨著我國(guó)科技的不斷進(jìn)步，國(guó)產(chǎn)變頻器的性能也在不斷完善，目前也已經(jīng)開(kāi)始被應(yīng)用在紡織企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)中。雖然國(guó)產(chǎn)的變頻器性能不及國(guó)外的好，但其價(jià)格較為便宜，且能夠符合紡織生產(chǎn)的變頻需求，具有一定的穩(wěn)定可靠性，因而正逐漸替代國(guó)外的變頻器在紡織機(jī)械中的應(yīng)用。

1.2促進(jìn)智能化控制技術(shù)的發(fā)展

自動(dòng)化、智能化是當(dāng)代機(jī)械發(fā)展的主要趨勢(shì)，紡織機(jī)械同樣也是朝著這個(gè)方向不斷發(fā)展。當(dāng)前例如PLC可編程控制器等智能產(chǎn)品都已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在紡織機(jī)械的生產(chǎn)運(yùn)行中，這樣就在一定程度上實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的智能化控制，提高生產(chǎn)效率，減少了人工勞動(dòng)量。智能化控制技術(shù)在紡織機(jī)械中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

（1）針對(duì)機(jī)電設(shè)備的轉(zhuǎn)速進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，對(duì)于機(jī)械設(shè)備的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)以及其運(yùn)轉(zhuǎn)的位置進(jìn)行準(zhǔn)確的定位。

（2）根據(jù)預(yù)先設(shè)定的生產(chǎn)要求的工藝曲線對(duì)各種機(jī)械和機(jī)件的運(yùn)動(dòng)軌道進(jìn)行控制。

（3）根據(jù)預(yù)先設(shè)定的生產(chǎn)要求的操作工序以及加工的全過(guò)程進(jìn)行有效的控制。

（4）PLC可編程控制器的使用，不僅能夠使一般的邏輯控制程序得到很好使用，同時(shí)也能夠?qū)Ω黜?xiàng)數(shù)據(jù)的通信功能進(jìn)行模擬，并且通過(guò)網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)分布式系統(tǒng)，對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)的各種控制要求都能夠順利的實(shí)現(xiàn)。其具有較大的靈活性，在性?xún)r(jià)比方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，因此近年來(lái)PLC可編程控制器得到了廣泛的應(yīng)用。

2.紡織機(jī)械機(jī)電一體化的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前現(xiàn)代紡織技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)的有機(jī)結(jié)合及應(yīng)用促成了紡織行業(yè)多種先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，如噴氣織造技術(shù)、噴氣紡紗技術(shù)、梳棉機(jī)用管道喂給系統(tǒng)、粗細(xì)絡(luò)聯(lián)合系統(tǒng)、Barco織造監(jiān)控系統(tǒng)、HVI纖維測(cè)試系統(tǒng)、自動(dòng)絡(luò)筒技術(shù)、自動(dòng)整緯技術(shù)、計(jì)算機(jī)化的顏料化學(xué)品配方系統(tǒng)、梳棉機(jī)短片段自調(diào)勻整技術(shù)等。這些技術(shù)不僅反映了紡織技術(shù)與機(jī)電一體化技術(shù)結(jié)合應(yīng)用后的跨多學(xué)科的特點(diǎn)，也體現(xiàn)了紡織技術(shù)和紡織設(shè)備在過(guò)去的幾十年的結(jié)合應(yīng)用中有了突破性發(fā)展。目前的紡織機(jī)械機(jī)電一體化技術(shù)主要是由檢測(cè)傳感技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)組成。其應(yīng)用功能主要有以下幾點(diǎn)：

2.1調(diào)速系統(tǒng)的自動(dòng)控制系統(tǒng)

該控制系統(tǒng)中一般包含有數(shù)字形式和模擬形式兩種，數(shù)字形式中主要以單片機(jī)、PC機(jī)為主，而模擬形式則主要以私服調(diào)速系統(tǒng)和變頻調(diào)速系統(tǒng)為主。

2.2電子自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)抓喲是運(yùn)用電子元件與不同的傳感器執(zhí)行結(jié)構(gòu)進(jìn)行組合，再根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)要求進(jìn)行采樣與監(jiān)測(cè)，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的控制。

2.3計(jì)算機(jī)控制管理系統(tǒng)

該系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，同時(shí)也能夠針對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和分析，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)分析結(jié)果的打印，同時(shí)具有決策功能，通過(guò)該系統(tǒng)的決策功能對(duì)生產(chǎn)管理活動(dòng)進(jìn)行智能化控制，同時(shí)根據(jù)該結(jié)果成立專(zhuān)家系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)紡織機(jī)械機(jī)電一體化的智能化，這也是紡織機(jī)電一體化發(fā)展的主要方向。

3.紡織機(jī)械機(jī)電一體化的發(fā)展趨勢(shì)

從當(dāng)前的紡織機(jī)械發(fā)展現(xiàn)狀與市場(chǎng)需求來(lái)看，機(jī)電一體化發(fā)展已經(jīng)成為未來(lái)紡織機(jī)械發(fā)展的主要方向。而事實(shí)上，技術(shù)人員也確實(shí)正在充分利用當(dāng)前先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)來(lái)不斷的深化改革，研發(fā)和改進(jìn)紡織機(jī)械的生產(chǎn)技術(shù)，促使其向著高速化、自動(dòng)化、智能化的方向不斷發(fā)展。微電子技術(shù)和機(jī)械動(dòng)作的有機(jī)結(jié)合，使紡織設(shè)備重點(diǎn)向三高（高質(zhì)、高速、高效）發(fā)展。機(jī)電一體化的實(shí)現(xiàn)，使紡織設(shè)備的自動(dòng)化程度和連續(xù)化程度明顯提高。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，由于廣泛采用PLC、PCC、PCS、FCS、工控機(jī)、單片機(jī)的解決方案，變頻調(diào)速、交流伺服凋速的普及化，不僅使紡織設(shè)備的自動(dòng)化水平大大提高，而且使機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。如必加樂(lè)的Gamma劍桿織機(jī)和OMNI噴氣織機(jī)采用SUMO超級(jí)主電動(dòng)機(jī)，由主電動(dòng)機(jī)直接傳動(dòng)織機(jī)，不再需要傳動(dòng)皮帶以及離合器和剎車(chē)盤(pán)；在新型電腦粗紗機(jī)中利用計(jì)算機(jī)控制下的多電動(dòng)機(jī)分部傳動(dòng)就取消了復(fù)雜的鐵炮變速、擺動(dòng)成形等傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

4.結(jié)語(yǔ)

總之，紡織機(jī)械機(jī)向著機(jī)電一體化的方向不斷發(fā)展已經(jīng)勢(shì)在必行，這是市場(chǎng)對(duì)紡織企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)提出的新的要求，也是科技不斷進(jìn)步的主要體現(xiàn)。盡管當(dāng)前我國(guó)的機(jī)電一體化技術(shù)水平（下轉(zhuǎn)第220頁(yè)）（上接第88頁(yè)）與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比還差有一段距離，但相信在業(yè)內(nèi)技術(shù)人員的努力下，我國(guó)的紡織機(jī)械水平必然會(huì)得到更大的發(fā)展與進(jìn)步，從而保證我國(guó)的紡織企業(yè)生產(chǎn)水平持續(xù)穩(wěn)定上升，增大單位時(shí)間內(nèi)紡織企業(yè)的生產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，增大我國(guó)紡織企業(yè)在國(guó)際市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力。

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