摘要: 本文主要歐姆龍PLC與交流伺服器在數(shù)字化經(jīng)編機上的成功運用,以及歐姆龍產(chǎn)品在全伺服經(jīng)編機控制系統(tǒng)的運用。針對結(jié)構(gòu)和功能都日趨復雜的經(jīng)編紡織機械，應用現(xiàn)代控制技術(shù)中的可編程邏輯計算機技術(shù)、新型驅(qū)動技術(shù)中的伺服電動機和變頻調(diào)速電動機技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡通信技術(shù)中的現(xiàn)場總線技術(shù)，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(jīng)編紡織系統(tǒng)。

1　引 言

　　紡織工業(yè)是我國的重要產(chǎn)業(yè)之一，為國民經(jīng)濟發(fā)展作出了重要貢獻。紡織工業(yè)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(chǎn)業(yè)。近20 年來，國際紡織行業(yè)的發(fā)展主要表現(xiàn)為新材料、新工藝、新設備、新產(chǎn)品的全方位技術(shù)升級和全面的技術(shù)改造，特別是以新材料開發(fā)和機電一體化技術(shù)等高新技術(shù)改造傳統(tǒng)紡織行業(yè)，使紡織生產(chǎn)力水平邁上了一個新臺階，改變著整個產(chǎn)業(yè)的面貌。以現(xiàn)代控制技術(shù)和機電一體化技術(shù)為基礎實現(xiàn)數(shù)字化紡織機械，已成為世界紡織機械發(fā)展的方向，數(shù)字化紡織機械設備的開發(fā)能力及產(chǎn)業(yè)化水平也已成為衡量紡織行業(yè)發(fā)展水平的一個重要標志。

　　我國的經(jīng)編業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，不斷的結(jié)構(gòu)調(diào)整，特別是近幾年新興地區(qū)經(jīng)編企業(yè)起點高、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理、規(guī)模效益明顯，高校和科研單位科研力量的注入，以及產(chǎn)學研的結(jié)合使我國的經(jīng)編產(chǎn)業(yè)得到了迅猛展，正逐步成為世界經(jīng)編工業(yè)的中心。傳統(tǒng)經(jīng)編機多為鏈條式經(jīng)編機，由于其為機械主軸傳動結(jié)構(gòu)，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(gòu)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(chǎn)意義；由于機構(gòu)的復雜性，致使復雜花型無法在鏈塊機上進行生產(chǎn)。只能生產(chǎn)花型較簡單的布料，不能滿足越來越高的要求。現(xiàn)有的國產(chǎn)經(jīng)編機基本上是機械式經(jīng)編機，其送經(jīng)、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(shù)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(jié)奏的市場競爭，急需進行技術(shù)改造。

　　針對國產(chǎn)經(jīng)編紡織機械的現(xiàn)狀，應用現(xiàn)代控制技術(shù)中的可編程邏輯計算機技術(shù)、新型驅(qū)動技術(shù)中的伺服電動機和變頻調(diào)速電動機技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡通信技術(shù)中的現(xiàn)場總線技術(shù)，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(jīng)編紡織系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過配備電子送經(jīng)、電子取卷、電子橫移、電子斷紗自停等裝置，全面實現(xiàn)經(jīng)編機的機電一體化，實現(xiàn)了柔性化設計、計算機輔助設計、生產(chǎn)過程網(wǎng)絡監(jiān)控等多項功能，為紡織企業(yè)提供一個功能完善、技術(shù)先進、使用簡便的數(shù)字化經(jīng)編機系統(tǒng)。

對紡織企業(yè)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(xiàn)生產(chǎn)高效、高速、高產(chǎn)、高質(zhì)；

（2）使企業(yè)具備柔性化的生產(chǎn)能力，進入多品種、小批量、快速反應的生產(chǎn)模式，以適應快節(jié)奏的市場競爭；

（3）在線監(jiān)控、自動控制、數(shù)據(jù)采集等的聯(lián)合應用，保證復雜生產(chǎn)過程品質(zhì)可控，穩(wěn)定和連續(xù)性；

（4）加快企業(yè)技術(shù)改造和信息化建設的步伐。

2　國內(nèi)外發(fā)展趨勢

　　國際紡織技術(shù)以電子信息技術(shù)為主導，以新材料和高精度自動化機械加工技術(shù)為基礎，運用光、機、電、氣動、液壓等傳感技術(shù)和變頻調(diào)速等傳動技術(shù)開發(fā)研制了一代又一代現(xiàn)代化新設備，實現(xiàn)了紡織生產(chǎn)過程中各種工藝參數(shù)的在線檢測、顯示、自動控制和自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)了設備運行的自動監(jiān)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(chǎn)設備，能嚴格按照設定的工藝要求，以定性、定量、規(guī)范化的機械動作實現(xiàn)傳統(tǒng)紡織生產(chǎn)中依靠操作人員技術(shù)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(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品成本，增加了產(chǎn)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(yè)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(shù)。這項技術(shù)的內(nèi)容包含了先進的信息處理和控制技術(shù)，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(qū)動技術(shù)，有變頻調(diào)速，交流伺服，步進電機等；檢測傳感技術(shù)和執(zhí)行機構(gòu)等。國產(chǎn)織機控制系統(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(zhì)量、篩選老化、加工工藝等多種因素有關(guān)，要做到高可靠很不容易。

　　在機電一體化方面，國外經(jīng)編機除繼續(xù)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(jīng)、電子卷取、電子橫移、電子斷紗自停等裝置，而國產(chǎn)經(jīng)編機仍有相當差距。現(xiàn)有的國產(chǎn)經(jīng)編機基本上是機械式經(jīng)編機，其送經(jīng)、取卷、橫移等主要裝置大部分是機械裝置。機械送經(jīng)裝置的缺陷是，在高速情況下，經(jīng)軸轉(zhuǎn)速控制不準確，不能滿足送經(jīng)量變化的要求。由于機械式送經(jīng)機構(gòu)存在著許多傳動間隙，致使控制作用滯后于實際轉(zhuǎn)速的變化，因而機械式送經(jīng)機構(gòu)反饋性能不足，不能滿足更高速度的送經(jīng)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?guī)碓胍簟４送庥捎诩夹g(shù)上的原因，停車換軸時，人工轉(zhuǎn)動經(jīng)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(jīng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機械式送經(jīng)相比具有如下突出優(yōu)點：能實現(xiàn)更高的車速，提高了生產(chǎn)效率；更改送經(jīng)量方便、迅速，無需更換送經(jīng)變換齒輪；更換經(jīng)軸時不需要人工轉(zhuǎn)動經(jīng)軸，不需要通過主軸電動機經(jīng)齒輪傳動經(jīng)軸，各經(jīng)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(xiàn)有國產(chǎn)經(jīng)編機的提花花型由鏈塊或凸輪控制，限制了梳櫛數(shù)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(jīng)、電子卷取、電子橫移、電子顯示等裝置的數(shù)字化經(jīng)編機。

3　技術(shù)的先進性及創(chuàng)新性

　　根據(jù)機電一體化的基本原理，對紡織機械中的經(jīng)編機進行數(shù)字化改造，綜合應用現(xiàn)代控制技術(shù)中的可編程邏輯計算機技術(shù)、新型驅(qū)動技術(shù)中的伺服電動機和變頻調(diào)速電動機技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡通信技術(shù)中的現(xiàn)場總線技術(shù)，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(jīng)編紡織系統(tǒng)。

本系統(tǒng)的特色和創(chuàng)新之處在于：

（1）集成了可編程邏輯計算機技術(shù)、伺服電動機和變頻調(diào)速電動機技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)，具有技術(shù)新穎性；

（2）配備了電子送經(jīng)、電子取卷、電子橫移、電子斷紗自停等裝置，全面實現(xiàn)了經(jīng)編機的機電一體化；

（3）實現(xiàn)了電子橫移裝置來控制梳櫛的橫移，取代傳統(tǒng)的機械鏈塊或凸輪裝置，實現(xiàn)了柔性化的設計功能；

（4）開發(fā)了花型制版軟件系統(tǒng)，可根據(jù)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(xiàn)了計算機輔助設計；

（5）具有連接局域網(wǎng)的功能，借助現(xiàn)場總線網(wǎng)絡從遠程或本地向受控針織機傳送花型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，監(jiān)測針織機的生產(chǎn)過程。

4　市場預測和發(fā)展概況

　　一些先進的工業(yè)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(fā)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(xiàn)代信息控制技術(shù)已經(jīng)滲透到紡織服裝的各個領(lǐng)域。全球紡織工業(yè)普遍采用電子、電腦程序控制，從市場信息到產(chǎn)品的花型設計，顏色、織物結(jié)構(gòu)的設計，到紡紗、織布、染整等生產(chǎn)領(lǐng)域和管理領(lǐng)域都能找到電子計算機的身影。利用電腦工業(yè)監(jiān)測和生產(chǎn)輔助手段，可以實現(xiàn)小批量、多品種的市場需求，增強產(chǎn)品競爭能力，達到經(jīng)濟效益的最大化。

　　我國是全球紡織品生產(chǎn)大國，在2005年紡織品出口規(guī)模達1175億美元，但我國還不是紡織品強國，在我國的紡織業(yè)利潤是非常低的，大多數(shù)出口企業(yè)只是賺取一點微薄的加工費。很多紡織企業(yè)因為紡織設備自動化程度低，生產(chǎn)的都是低端產(chǎn)品，在市場的激烈競爭下，已經(jīng)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(chǎn)品質(zhì)量低等問題都嚴重影響了紡織企業(yè)的生存發(fā)展。這些企業(yè)都迫切的需要更換技術(shù)先進的新型紡織設備，我國每年都要進口數(shù)億美元的紡機設備。這都說明我國紡織行業(yè)的技術(shù)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(shù)的基礎上，提高自主研發(fā)能力和針織設備的國產(chǎn)化水平。

5　結(jié)束語

（1）規(guī)劃出設備整體及各大功能模塊的模型，對各關(guān)鍵技術(shù);關(guān)鍵裝置的機電一體化的設計方案；

（2）系統(tǒng)主要功能

　　①配備了電子送經(jīng)、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(tǒng)設計花型；

　　③根據(jù)花型生成各項工藝參數(shù)和電子橫移裝置的控制程序；

　　④對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控；

　　⑤實現(xiàn)數(shù)據(jù)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(jīng)系統(tǒng)。

（4）計算機輔助設計系統(tǒng)

　　①建立并維護花型數(shù)據(jù)庫；

　　②設計并存儲花型；

　　③根據(jù)花型自動產(chǎn)生花型的各項工藝參數(shù)（墊紗數(shù)碼和穿經(jīng)循環(huán)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(chǎn)所需的工藝單。

（5）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

　　①選擇開發(fā)組態(tài)軟件，設計人機接口軟件；

　　②通過組態(tài)軟件，完成功能塊之間的連接，選定功能塊參數(shù)，進行網(wǎng)絡組態(tài)；

　　③在網(wǎng)絡運行過程中對系統(tǒng)實時數(shù)據(jù)采集、處理和計算；

　　④實現(xiàn)顯示、監(jiān)視、報表、報警、診斷等功能