精梳紡織機(jī)械電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)分析

吳康康

（荊楚理工學(xué)院，湖北 荊門 448000）

現(xiàn)階段，我國(guó)生產(chǎn)的紡織品總量位居全球第一，但紡織設(shè)備及技術(shù)和發(fā)達(dá)國(guó)家相比依舊存在距離，同時(shí)，大規(guī)模的進(jìn)口設(shè)備，尤其是較為陳舊的設(shè)備，對(duì)于推動(dòng)我國(guó)紡織行業(yè)發(fā)展存在不良影響。想要實(shí)現(xiàn)良好推動(dòng)紡織機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展的目的，有必要提高對(duì)各類高端紡織機(jī)械自主研發(fā)的關(guān)注。本研究將以精梳紡織機(jī)械的電氣自動(dòng)化控制為例，展開詳細(xì)探討。

1 精梳機(jī)構(gòu)成及工藝過程

精梳機(jī)是紡織機(jī)械行業(yè)中發(fā)揮重要作用的機(jī)械設(shè)備之一，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否能夠有效配合，對(duì)于各項(xiàng)精梳任務(wù)能否順利開展和完成存在直接影響[1]。精梳機(jī)主要依靠鉗持喂給部分、分離接合部分以及梳理部分發(fā)揮作用。

精梳機(jī)的種類雖然較多，但工藝過程通常較為統(tǒng)一，均需要按照周期性規(guī)律開展棉層切斷操作，在針對(duì)棉層兩端開展有效梳理以后，再按照順序進(jìn)行連接合成，直到形成整體的棉網(wǎng)。

2 電氣自動(dòng)化及其對(duì)紡織機(jī)械行業(yè)的重要性

電氣自動(dòng)化主要指電氣測(cè)量、電子技術(shù)以及信息控制等應(yīng)用范圍較廣的工程技術(shù)及相關(guān)理論知識(shí)等。國(guó)民生活品質(zhì)的提升，對(duì)各類紡織品的要求也越來越高，紡織機(jī)械行業(yè)想要取得進(jìn)一步發(fā)展，有必要開展生產(chǎn)模式及結(jié)構(gòu)改革。

電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的應(yīng)用有助于推動(dòng)生產(chǎn)現(xiàn)代化發(fā)展，大幅降低人力勞作強(qiáng)度，提高工作效率，同時(shí)，對(duì)于優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量、降低失誤率等均存在積極影響[2]。此外，基于我國(guó)紡織機(jī)械行業(yè)現(xiàn)實(shí)發(fā)展情況，在開展各環(huán)節(jié)質(zhì)量檢測(cè)操作時(shí)，涉及的問題依舊較多，難以開展高效的質(zhì)量自動(dòng)化檢測(cè)操作，對(duì)我國(guó)對(duì)外貿(mào)易的發(fā)展起到了不良影響，有必要積極推動(dòng)電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)在行業(yè)內(nèi)的進(jìn)一步發(fā)展。

3 精梳紡織機(jī)械電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)

3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了達(dá)到分部傳動(dòng)控制目標(biāo)，在設(shè)計(jì)過程中，將可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）設(shè)置為核心控制部分，針對(duì)系統(tǒng)開展整體性參數(shù)設(shè)計(jì)，進(jìn)行邏輯器件組網(wǎng)及人機(jī)交換相關(guān)操作，同時(shí)，將控制命令傳輸出去。Lenze發(fā)揮下位輔助功能，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行及故障相關(guān)數(shù)據(jù)的輸出及反饋進(jìn)行控制，再傳輸至PLC端開展分析處理。毛刷軸以及鉗板擺軸等傳動(dòng)電極，基于設(shè)計(jì)規(guī)律開展各環(huán)節(jié)運(yùn)行操作，此環(huán)節(jié)操作發(fā)揮實(shí)效性高低，對(duì)精梳任務(wù)的完成質(zhì)量存在直接影響。根據(jù)RS485協(xié)議內(nèi)容，在PLC和控制設(shè)備及觸摸屏之間開展串行通信網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建操作，通過發(fā)揮此網(wǎng)絡(luò)實(shí)效性的方式，上下位機(jī)便可以實(shí)現(xiàn)有效的信息交換操作。同時(shí)，各電極控制設(shè)備間也可以利用數(shù)頻線開展數(shù)頻級(jí)聯(lián)操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮實(shí)效性的基礎(chǔ)上，可確保各伺服電機(jī)在開展各環(huán)節(jié)疏棉操作時(shí)，協(xié)同配合，確保疏棉的整體質(zhì)量。

精梳機(jī)開展各環(huán)節(jié)運(yùn)行操作時(shí)，需要經(jīng)歷鉗入、搭接輸出等流程，且相關(guān)部件應(yīng)基于時(shí)序?qū)崿F(xiàn)有效配合，以確保任務(wù)的順利完成。運(yùn)動(dòng)是其中繁瑣程度最高的一步，最重要的是確保鉗板擺軸及分離羅拉開展的往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)揮較高實(shí)效性。長(zhǎng)久以來，各國(guó)在精梳機(jī)的設(shè)計(jì)過程中，都會(huì)應(yīng)用單變頻電機(jī)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)相關(guān)系統(tǒng)傳動(dòng)目的。傳動(dòng)過程中，錫林軸傳動(dòng)、鉗板擺軸、分離羅拉和錫林所處部位的對(duì)應(yīng)關(guān)系，需要基于行星輪系和四連桿機(jī)械結(jié)構(gòu)的配合實(shí)現(xiàn)，此結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)的傳動(dòng)速度和整體運(yùn)行質(zhì)量造成了影響。

圍繞精梳機(jī)現(xiàn)存的一些問題，相關(guān)人員通過資料收集和研究，開發(fā)了新型精梳機(jī)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于以伺服電機(jī)為基礎(chǔ)，依照設(shè)計(jì)規(guī)律，隨著主電機(jī)進(jìn)行速度較快的正向和反向旋轉(zhuǎn)跟隨運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。針對(duì)伺服分離傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究和探索屬于一種新的嘗試，缺少理論和技術(shù)的支撐，研究的主要難點(diǎn)包括：（1）轉(zhuǎn)速較高，在高速狀態(tài)下開展運(yùn)轉(zhuǎn)操作的同時(shí)，還需要滿足時(shí)序上的同步性要求；（2）跟隨曲線的種類多為超函數(shù)，甚至完全沒有控制函數(shù)。

3.2 實(shí)踐應(yīng)用

3.2.1 應(yīng)用特點(diǎn)

質(zhì)量高、速度快的特點(diǎn)，是判斷電氣自動(dòng)化控制有效性的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，有助于優(yōu)化各環(huán)節(jié)工作整體質(zhì)量及實(shí)效性，降低人員工作壓力，提高工作效率，提升單機(jī)產(chǎn)量，減少產(chǎn)品投入支出及各類資源的浪費(fèi)，獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益[3]。

3.2.2 技術(shù)難點(diǎn)

（1）同步運(yùn)轉(zhuǎn)技術(shù)。在系統(tǒng)各部件以較高速度下開展運(yùn)轉(zhuǎn)操作的過程中，要保證相關(guān)部件和伺服電機(jī)的一致性。以精梳機(jī)為例，根據(jù)其分離羅拉和鉗板擺軸的運(yùn)動(dòng)軌跡和特點(diǎn)，理應(yīng)確保伺服能夠依照編碼設(shè)備和PLC控制流程，基于上述特點(diǎn)及軌跡等，進(jìn)行相關(guān)操作，并能夠和主電機(jī)保持同步。

（2）快速反應(yīng)技術(shù)。開展精梳設(shè)備結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)操作時(shí)，需要確保各運(yùn)動(dòng)部件可以快速進(jìn)行相關(guān)反應(yīng)，對(duì)于設(shè)備自動(dòng)化控制的整體效果存在直接影響。例如精梳技術(shù)錫林速度最大可達(dá)500鉗次/min，需要確保分離羅拉和鉗板擺軸伺服電機(jī)的逆順轉(zhuǎn)次數(shù)超過8.5次/s，且錫林軸的回轉(zhuǎn)操作應(yīng)保持一致，同時(shí)，在連續(xù)生產(chǎn)過程中，設(shè)備溫度不超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

在分析現(xiàn)狀之前，首先要對(duì)中職英語進(jìn)行科學(xué)的定義。筆者認(rèn)為，中職指的是各級(jí)中等專業(yè)學(xué)校、職業(yè)高中、技工學(xué)校(包括高級(jí)技工學(xué)校、技師學(xué)院)。相應(yīng)的中職英語教學(xué)主要可以分為中專、職中、中技層次的公共英語教學(xué)，五年制高技層次的公共英語教學(xué)和各層次的專業(yè)英語教學(xué)。

3.2.3 具體應(yīng)用

智能化人工自動(dòng)卷棉運(yùn)輸系統(tǒng)是我國(guó)第一部將精梳機(jī)械和條并卷聯(lián)合機(jī)械融合在一起，且可以發(fā)揮較高實(shí)效性的自動(dòng)化產(chǎn)品。此系統(tǒng)的應(yīng)用范圍是精梳設(shè)備和條并卷聯(lián)設(shè)備的筒管和棉條運(yùn)輸相關(guān)操作，可實(shí)現(xiàn)上述設(shè)備的完全自動(dòng)化運(yùn)轉(zhuǎn)和工作，降低人為操作失誤導(dǎo)致的各種問題發(fā)生的概率，且有助于減少人員工作壓力和實(shí)際工作量。

該系統(tǒng)次均可運(yùn)輸棉卷數(shù)量為8個(gè)，可將其基于條并卷聯(lián)合設(shè)備輸送至精梳設(shè)備處，同時(shí)，可自動(dòng)開展空管回運(yùn)操作。如此一來，建立起一體化的閉環(huán)式原料提供體系，不用借助人為操作或者輔助等，便可以完成相關(guān)各環(huán)節(jié)工作?；谕贿\(yùn)輸系統(tǒng)，至多可支持16臺(tái)精梳設(shè)備、4臺(tái)條并卷聯(lián)合設(shè)備或者24臺(tái)精梳設(shè)備以及4臺(tái)條并卷聯(lián)合設(shè)備。

3.3 系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

3.3.1 資金需求低、布局較為靈活

可基于設(shè)備的實(shí)際設(shè)置區(qū)域和方向開展布局，沿著條并卷聯(lián)合設(shè)備的垂直或者水平方向，開展擺放操作的過程中，均能夠開展棉卷的抓取操作，完成對(duì)現(xiàn)存人工精梳系統(tǒng)的優(yōu)化更新。

3.3.2 減少人員勞作量及工作壓力，優(yōu)化工作實(shí)效性

此系統(tǒng)可針對(duì)棉卷開展自動(dòng)化輸送及抓取操作，基于一個(gè)設(shè)定周期內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)8個(gè)棉卷的自動(dòng)運(yùn)輸操作，同時(shí)，可自主開展空管的回傳操作，無需依靠人工輔助，大幅降低了人員勞作壓力及工作量。

一臺(tái)精梳設(shè)備最多可存儲(chǔ)8個(gè)備用的棉卷，且在開展換卷操作的過程中，可實(shí)現(xiàn)一鍵換卷，節(jié)省了傳統(tǒng)人工轉(zhuǎn)運(yùn)操作花費(fèi)的等待時(shí)間，促使兩個(gè)環(huán)節(jié)更為緊密地銜接在一起，優(yōu)化了設(shè)備的整體實(shí)效性[4]。

3.3.4 全程無損傷，外觀完整

對(duì)棉卷開展空中輸送操作的過程中，棉卷的表面不會(huì)再有和外界其余物體觸碰的機(jī)會(huì)，保證了產(chǎn)品的外觀和質(zhì)量，對(duì)于棉卷黏結(jié)問題概率的大幅減少存在積極影響。

3.3.5 提升空間利用率，節(jié)省空間

對(duì)棉卷開展空中運(yùn)輸，有助于實(shí)現(xiàn)大幅提升空間利用率的目的，可以減小設(shè)備的實(shí)際擺放距離，達(dá)到節(jié)省更多空間和占地面積的目的。

對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)應(yīng)用，并促使其實(shí)效性充分發(fā)揮出來，有效緩解了傳統(tǒng)精梳及條并卷聯(lián)合設(shè)備開展棉卷運(yùn)輸操作時(shí)發(fā)生的各種問題，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)前紡系統(tǒng)產(chǎn)量的有效統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)化程度相對(duì)更高，能夠大幅節(jié)約人力、物力及財(cái)力資源，在實(shí)踐應(yīng)用過程中，得到了廣泛好評(píng)。

4 結(jié)語

想要有效推動(dòng)我國(guó)紡織行業(yè)的穩(wěn)定、可持續(xù)發(fā)展，有必要重視深入、科學(xué)地開展電氣自動(dòng)化控制技術(shù)的研究工作，積極優(yōu)化精梳紡織機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行流程、性能及后期維護(hù)管理相關(guān)技術(shù)，促使其實(shí)效性充分發(fā)揮出來，在實(shí)際生產(chǎn)過程中發(fā)揮更關(guān)鍵的作用。