發布日期：2022-04-18 點擊率：75 品牌：歐姆龍_Omron
摘要: 本文主要歐姆龍PLC與交流伺服器在數字化經編機上的成功運用,以及歐姆龍產品在全伺服經編機控制系統的運用。針對結構和功能都日趨復雜的經編紡織機械，應用現代控制技術中的可編程邏輯計算機技術、新型驅動技術中的伺服電動機和變頻調速電動機技術、工業網絡通信技術中的現場總線技術，組成一個開放的、模塊化、實用性強、易于維護和重新配置的柔性經編紡織系統。
1 引 言
紡織工業是我國的重要產業之一，為國民經濟發展作出了重要貢獻。紡織工業也是我國具有較強國際競爭力和國際市場依賴度較高的產業。近20 年來，國際紡織行業的發展主要表現為新材料、新工藝、新設備、新產品的全方位技術升級和全面的技術改造，特別是以新材料開發和機電一體化技術等高新技術改造傳統紡織行業，使紡織生產力水平邁上了一個新臺階，改變著整個產業的面貌。以現代控制技術和機電一體化技術為基礎實現數字化紡織機械，已成為世界紡織機械發展的方向，數字化紡織機械設備的開發能力及產業化水平也已成為衡量紡織行業發展水平的一個重要標志。
我國的經編業經過幾十年的發展，不斷的結構調整，特別是近幾年新興地區經編企業起點高、產品結構合理、規模效益明顯，高校和科研單位科研力量的注入，以及產學研的結合使我國的經編產業得到了迅猛展，正逐步成為世界經編工業的中心。傳統經編機多為鏈條式經編機，由于其為機械主軸傳動結構，沒有導入電氣傳動，造成其以下缺點：織花速度慢，效率低；鏈條機構復雜，每更換一種花型，需要花費較多時間且每一花型對應一種鏈塊，這樣更換花型時間長，成本高。造成小批量定單失去生產意義；由于機構的復雜性，致使復雜花型無法在鏈塊機上進行生產。只能生產花型較簡單的布料，不能滿足越來越高的要求。現有的國產經編機基本上是機械式經編機，其送經、取卷、橫移等主要裝置大部分是機械裝置；提花花型由鏈塊或凸輪控制，限制了梳櫛數量和橫移的位移范圍；且更換花型時需要重新設計配套的鏈塊或凸輪，存在著工作量大、周期長、成本高等缺陷。這類設備已難以適應目前快節奏的市場競爭，急需進行技術改造。
針對國產經編紡織機械的現狀，應用現代控制技術中的可編程邏輯計算機技術、新型驅動技術中的伺服電動機和變頻調速電動機技術、工業網絡通信技術中的現場總線技術，組成一個開放的、模塊化、實用性強、易于維護和重新配置的柔性經編紡織系統。該系統通過配備電子送經、電子取卷、電子橫移、電子斷紗自停等裝置，全面實現經編機的機電一體化，實現了柔性化設計、計算機輔助設計、生產過程網絡監控等多項功能，為紡織企業提供一個功能完善、技術先進、使用簡便的數字化經編機系統。
對紡織企業有如下積極影響：
（1）以機電控制裝置取代機械裝置、以計算機輔助設計取代人工的設計，降低勞動強度和勞動成本，實現生產高效、高速、高產、高質；
（2）使企業具備柔性化的生產能力，進入多品種、小批量、快速反應的生產模式，以適應快節奏的市場競爭；
（3）在線監控、自動控制、數據采集等的聯合應用，保證復雜生產過程品質可控，穩定和連續性；
（4）加快企業技術改造和信息化建設的步伐。
2 國內外發展趨勢
國際紡織技術以電子信息技術為主導，以新材料和高精度自動化機械加工技術為基礎，運用光、機、電、氣動、液壓等傳感技術和變頻調速等傳動技術開發研制了一代又一代現代化新設備，實現了紡織生產過程中各種工藝參數的在線檢測、顯示、自動控制和自動調節，實現了設備運行的自動監測、顯示、超限報警、自停、甚至故障自動排除、高度自動化的生產設備，能嚴格按照設定的工藝要求，以定性、定量、規范化的機械動作實現傳統紡織生產中依靠操作人員技術熟練程度完成的各種簡單重復的手工操作，保證和提高了產品質量，提高了生產效率，降低了產品成本，增加了產品的競爭力。
在自動控制方面，近十多年來我國紡織機械行業的自動化水平有了明顯的提高，在新型紡織機械上普遍采用了自動化技術。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、現場總線等組成的控制系統。先進的驅動技術，有變頻調速，交流伺服，步進電機等；檢測傳感技術和執行機構等。國產織機控制系統，除了一部分機器采用PLC和PCC組成的控制系統外，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。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，要做到高可靠很不容易。
在機電一體化方面，國外經編機除繼續提高機速外，機電一體化程度有了進一步提高，配備有電子送經、電子卷取、電子橫移、電子斷紗自停等裝置，而國產經編機仍有相當差距。現有的國產經編機基本上是機械式經編機，其送經、取卷、橫移等主要裝置大部分是機械裝置。機械送經裝置的缺陷是，在高速情況下，經軸轉速控制不準確，不能滿足送經量變化的要求。由于機械式送經機構存在著許多傳動間隙，致使控制作用滯后于實際轉速的變化，因而機械式送經機構反饋性能不足，不能滿足更高速度的送經要求。特別在停車與開車時易造成明顯的停車橫條。而且隨著車速的提高，差動齒輪磨損嚴重，不僅能量損耗很大，而且帶來噪音。此外由于技術上的原因，停車換軸時，人工轉動經軸非常困難，因此，操作舒適程度不高。電子牽拉卷曲以及電子橫移、電子送經系統與傳統的機械式送經相比具有如下突出優點：能實現更高的車速，提高了生產效率；更改送經量方便、迅速，無需更換送經變換齒輪；更換經軸時不需要人工轉動經軸，不需要通過主軸電動機經齒輪傳動經軸，各經軸采用單獨控制，減少了摩擦和能量損耗；減少了噪音，提高了操作的舒適性。另外，現有國產經編機的提花花型由鏈塊或凸輪控制，限制了梳櫛數量和橫移的位移范圍，且更換花型時需要重新設計配套的鏈塊或凸輪，存在著工作量大、周期長、成本高等缺陷。因此需要配備有電子送經、電子卷取、電子橫移、電子顯示等裝置的數字化經編機。
3 技術的先進性及創新性
根據機電一體化的基本原理，對紡織機械中的經編機進行數字化改造，綜合應用現代控制技術中的可編程邏輯計算機技術、新型驅動技術中的伺服電動機和變頻調速電動機技術、工業網絡通信技術中的現場總線技術，組成一個開放的、模塊化、實用性強、易于維護和重新配置的柔性經編紡織系統。
本系統的特色和創新之處在于：
（1）集成了可編程邏輯計算機技術、伺服電動機和變頻調速電動機技術、現場總線技術，具有技術新穎性；
（2）配備了電子送經、電子取卷、電子橫移、電子斷紗自停等裝置，全面實現了經編機的機電一體化；
（3）實現了電子橫移裝置來控制梳櫛的橫移，取代傳統的機械鏈塊或凸輪裝置，實現了柔性化的設計功能；
（4）開發了花型制版軟件系統，可根據紋版ＣＡＤ輸出的花型設計生成電子橫移裝置的控制程序，實現了計算機輔助設計；
（5）具有連接局域網的功能，借助現場總線網絡從遠程或本地向受控針織機傳送花型結構數據，監測針織機的生產過程。
4 市場預測和發展概況
一些先進的工業化國家（如美、德、意等）從２０世紀８０年代以來，高科技紡織品在整個紡織品市場中的比例不斷增長。資料顯示，最近５年，發達國家高科技紡織品的市場份額增長了一倍多。在歐洲紡織品市場上，高科技紡織品的市場占有率已達４０％以上。
以電子計算機為主體的現代信息控制技術已經滲透到紡織服裝的各個領域。全球紡織工業普遍采用電子、電腦程序控制，從市場信息到產品的花型設計，顏色、織物結構的設計，到紡紗、織布、染整等生產領域和管理領域都能找到電子計算機的身影。利用電腦工業監測和生產輔助手段，可以實現小批量、多品種的市場需求，增強產品競爭能力，達到經濟效益的最大化。
我國是全球紡織品生產大國，在2005年紡織品出口規模達1175億美元，但我國還不是紡織品強國，在我國的紡織業利潤是非常低的，大多數出口企業只是賺取一點微薄的加工費。很多紡織企業因為紡織設備自動化程度低，生產的都是低端產品，在市場的激烈競爭下，已經愈來愈沒有競爭力了，紡織設備的自動化程度低，效率低和產品質量低等問題都嚴重影響了紡織企業的生存發展。這些企業都迫切的需要更換技術先進的新型紡織設備，我國每年都要進口數億美元的紡機設備。這都說明我國紡織行業的技術水平及裝備與國外先進水平相比尚有不小差距，因此迫切需要在引進吸收國外先進技術的基礎上，提高自主研發能力和針織設備的國產化水平。
5 結束語
（1）規劃出設備整體及各大功能模塊的模型，對各關鍵技術;關鍵裝置的機電一體化的設計方案；
（2）系統主要功能
①配備了電子送經、電子取卷、電子橫移、電子斷紗自停等裝置；
②通過計算機輔助設計系統設計花型；
③根據花型生成各項工藝參數和電子橫移裝置的控制程序；
④對生產過程進行實時監控；
⑤實現數據采集、處理和計算，并對故障進行智能診斷。
（3）電子牽拉卷曲以及電子橫移、電子送經系統。
（4）計算機輔助設計系統
①建立并維護花型數據庫；
②設計并存儲花型；
③根據花型自動產生花型的各項工藝參數（墊紗數碼和穿經循環等）和電子橫移裝置的控制程序；
④檢查撞針、累計橫移等情況；
⑤打印輸出生產所需的工藝單。
（5）現場總線控制系統
①選擇開發組態軟件，設計人機接口軟件；
②通過組態軟件，完成功能塊之間的連接，選定功能塊參數，進行網絡組態；
③在網絡運行過程中對系統實時數據采集、處理和計算；
④實現顯示、監視、報表、報警、診斷等功能
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