林 苑，程帥鵬，徐長斌，周祥明

（江西師范高等?？茖W(xué)校 航空工程學(xué)院，江西 鷹潭 335000）

經(jīng)過長時間的迅猛發(fā)展，目前，我國紡織機械制造已經(jīng)處于相對穩(wěn)定的發(fā)展態(tài)勢，新型紡織機械的使用范圍得到了顯著拓展。我國的紡織品出口數(shù)量不斷增加，但在紡織業(yè)轉(zhuǎn)型升級的過程中，仍然存在許多問題。結(jié)合當前我國的紡織市場發(fā)展情況來看，我國的紡織工業(yè)缺乏先進性，自動化智能領(lǐng)域的科技創(chuàng)新有待實現(xiàn)。隨著紡織機械的技術(shù)升級，人們逐漸認識到自動化技術(shù)的重要作用。

1 紡織機械行業(yè)的自動化需求

1.1 紡織機械并條機的研發(fā)需求

在紡織機械設(shè)計過程中，自動化功能的實現(xiàn)十分復(fù)雜，為了保證自動化生產(chǎn)滿足自調(diào)勻整的紡織需求，需要保征棉條條干均勻以及紗的粗細相對統(tǒng)一，避免在織布過程中因粗細不同出現(xiàn)斷頭的情況，影響整體觀感。為了保證最終的機械紡織效率，當條干處于過粗或過細的狀態(tài)時，需要利用設(shè)備完成自動化檢測，調(diào)整執(zhí)行機構(gòu)的工作狀態(tài)。紡織工作要符合基本加工指標，在進行加工流程自動化調(diào)節(jié)的過程中，需要先通過系統(tǒng)檢測，將檢測數(shù)據(jù)輸入計算機預(yù)算系統(tǒng)中，通過交流伺服完成執(zhí)行程序。從終端傳感器獲取檢測內(nèi)容，在執(zhí)行伺服電機命令的過程中，需要通過自動化機制來實現(xiàn)。其中，自動化體系的建立存在較大難度，國產(chǎn)紡織品設(shè)計水平較低，而我國通常采用國外進口的紡織機械并條機，從裝置價格來看，需要耗費較高的成本。機組自動化調(diào)整所需要耗費的成本較低，要想達到節(jié)約成本、提高生產(chǎn)效率的目的，就需要國內(nèi)自主研發(fā)自動化調(diào)節(jié)設(shè)備，充分滿足紡織品的設(shè)計需求，避免因從國外進口而造成資金大量消耗的問題[1]。

1.2 管控一體化及在線檢測需求

在進行化纖產(chǎn)品設(shè)計的過程中，加工制造的主要流程工藝源于化工，相關(guān)設(shè)備的研發(fā)較晚，在生產(chǎn)初期就融入了新型技術(shù)內(nèi)容。經(jīng)過長期的發(fā)展與完善，生產(chǎn)自動化水平較高，支持可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）自動控制、人機界面交互、變頻器設(shè)備的安裝與調(diào)試，正逐漸向管控一體化發(fā)展靠攏，不僅能滿足自動化生產(chǎn)要求，還能加強生產(chǎn)流程的綜合管理，并利用控制系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)。在生產(chǎn)過程中想要獲得一些實時信息（如溫度、流量等數(shù)據(jù)內(nèi)容），可以通過雙向通信的方式，將數(shù)據(jù)結(jié)果整理到計算機系統(tǒng)中，由系統(tǒng)進行統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理。一些大規(guī)模的紡織生產(chǎn)行業(yè)已經(jīng)初步實現(xiàn)了管控一體化，但水平的高低存在較大差距。為了全面提高管控一體化的應(yīng)用成果，可以利用小型MES系統(tǒng)，為了保證最終設(shè)計的整體質(zhì)量，需要在紡織機械自動化發(fā)展的過程中實現(xiàn)自動化檢測功能。在研發(fā)紡織機械產(chǎn)品的過程中，國內(nèi)自動化檢測設(shè)備與國外先進產(chǎn)品之間存在較大差距。其中，細紗機作為紡紗加工的關(guān)鍵性設(shè)備，在線檢測結(jié)果的精準性會直接影響成品紗的設(shè)計質(zhì)量。針對該產(chǎn)品的自動化檢測，國外采用了細紗專家系統(tǒng)，能夠詳細檢測紗的捻度和斷頭，但我國仍然處于同類系統(tǒng)產(chǎn)品的摸索階段。

2 紡織機械中的自動化技術(shù)應(yīng)用

2.1 梳棉機的自動化技術(shù)

梳棉機在生產(chǎn)過程中所吸收的風(fēng)量和風(fēng)壓，對最終的生產(chǎn)質(zhì)量會造成較大影響。梳棉機在工作過程中會產(chǎn)生大量的塵屑，影響生產(chǎn)質(zhì)量，同時引發(fā)嚴重的環(huán)境污染問題。隨著紡織產(chǎn)量的不斷提升，梳棉機的負壓吸點已經(jīng)逐漸擴散到道夫三角區(qū)、前后固定蓋板等區(qū)域，如果不加以控制，將逐漸蔓延到整臺機器，導(dǎo)致梳棉機停止工作。高產(chǎn)梳棉機不僅能提供較高的工藝產(chǎn)量，還能保證最終成品的生產(chǎn)質(zhì)量，具有較高的耐磨性和精度。自動化技術(shù)的應(yīng)用能夠加快梳棉機的梳理速度，運用高水平的制造工藝充分發(fā)揮傳感技術(shù)、計算機技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。在清梳聯(lián)系統(tǒng)中運用先進的變頻技術(shù)，全面開展原料開松、除雜等工作，順利完成梳理任務(wù)，生產(chǎn)出雜結(jié)少、條干均勻的生條，為后續(xù)紡織品加工提供優(yōu)質(zhì)原料。國外采用的自調(diào)勻整裝置類型主要有開環(huán)、閉環(huán)、混合環(huán)3種。近年來，我國紡織機械設(shè)計產(chǎn)業(yè)主要采用微機對自調(diào)勻整裝置的工作流程進行控制，全面加快設(shè)備的加工速度，有效解決除塵滯后問題。

2.2 梳棉機的自動化檢測

梳棉機設(shè)計通常釆用混合環(huán)式自調(diào)勻整裝置，利用階梯羅拉完成實際參數(shù)的檢測工作。通過自動化調(diào)控分析羅拉的工作速度，保證長片段加工的勻整性，運用關(guān)聯(lián)控制技術(shù)擾動可變補償，保證短片段加工的勻整性。在設(shè)備的出口區(qū)域測量棉網(wǎng)的實際質(zhì)量，當超過規(guī)定標準后，需要采用控制干預(yù)程序立即調(diào)整。紡紗自動化生產(chǎn)線需要定期完成清鋼工作，可以將Aero-feed散棉投入裝置，根據(jù)加工需求選擇處理機型號（ABC-Control型），保證清鋼流程的連續(xù)化，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)調(diào)節(jié)的工作目標。管理人員運用彩色圖表管理機臺替換傳統(tǒng)的開棉、清棉、梳棉等人工工序中心控制平臺。在保留控制功能的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對整個加工流程的監(jiān)督管理，同時具備自動報警和系統(tǒng)記錄等功能，能夠促進梳棉機梳理技術(shù)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。將梳棉機自動控制作為今后技術(shù)創(chuàng)新的主要方向，在研發(fā)設(shè)備的同時建立在線監(jiān)測系統(tǒng)、自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，構(gòu)成封閉式專家系統(tǒng)，借鑒國外優(yōu)秀的發(fā)展工藝，自動化完成在線檢測數(shù)據(jù)的收集與整理，采用電子計算的方式進行數(shù)據(jù)加工，向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送運行指令，立即完成自動調(diào)節(jié)工作。

2.3 細紗機的自動化技術(shù)

在傳統(tǒng)的細紗機落紗處理過程中，需要人工換管和人工連接斷頭，經(jīng)過細紗機的設(shè)計創(chuàng)新，細紗機的錠數(shù)得到了顯著增長，整體結(jié)構(gòu)變得十分復(fù)雜。如果延續(xù)人工換管、斷頭銜接的形式，不僅會降低生產(chǎn)效率，還會增加工作人員的勞動壓力，與當前的新技術(shù)發(fā)展需求相違背。形成斷頭的主要原因是紗管的形狀發(fā)生改變以及紡紗張力與標準不符等，要想避免斷頭問題的發(fā)生，需要做好調(diào)速工作。傳統(tǒng)的雙速電機無法滿足調(diào)速需求，而變頻器的替換使用搭配PLC控制系統(tǒng)，能夠形成最佳的運行狀態(tài)，有效降低斷頭現(xiàn)象的發(fā)生率。

3 紡織機械自動化技術(shù)的發(fā)展方向

3.1 現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

現(xiàn)場總線屬于交流數(shù)據(jù)總線，通過中央控制室的自動化操作，完成現(xiàn)場設(shè)備的調(diào)節(jié)工作，利用數(shù)字化通信，借助生產(chǎn)區(qū)域現(xiàn)場儀表進行數(shù)據(jù)顯示，需要建立交流信息系統(tǒng)，強化對機械設(shè)備的運行保護。以太網(wǎng)屬于計算機自動化服務(wù)的重點設(shè)備，相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)需要投入較高的資金作為支撐。目前，我國的通信技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，被廣泛應(yīng)用到紡織工業(yè)領(lǐng)域，采用通信技術(shù)，實現(xiàn)自動化系統(tǒng)的有效運行，提高對各類資源的綜合控制程度，在生產(chǎn)現(xiàn)場進行有效應(yīng)用，全面提升紡織生產(chǎn)設(shè)備的智能化水平[2]。當前，現(xiàn)場設(shè)備與以太網(wǎng)之間無法實現(xiàn)有效聯(lián)通，隨著自動化水平的不斷提高，以太網(wǎng)與紡織機械之間的有效連接終將成為事實，能夠?qū)崿F(xiàn)多臺設(shè)備之間的自動化信息交流，有效避免工業(yè)設(shè)備在應(yīng)用過程中出現(xiàn)各類風(fēng)險問題。

3.2 伺服系統(tǒng)的應(yīng)用

紡織機械的自動化發(fā)展，需要做好變頻調(diào)速工作，采用高性能的伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)紡織機械的自主化發(fā)展，運用現(xiàn)代化信息科技，能夠滿足紡織機械設(shè)計對伺服系統(tǒng)驅(qū)動的根本需求。在紡織機械的研發(fā)過程中，將變頻調(diào)速裝置與高性能的伺服系統(tǒng)進行有效結(jié)合，實現(xiàn)對組合狀態(tài)的靈活調(diào)整，保證位置掌控的精準性，隨時隨地根據(jù)生產(chǎn)需求進行速度調(diào)節(jié)。該技術(shù)的應(yīng)用，能夠在建立高總線接口的同時完成多軸操作，并完成上級下達的工作任務(wù)，實現(xiàn)對現(xiàn)場總線的全面掌控[3]。采用直流母線共用技術(shù)，在逆變器中安裝大功率整流器，全面提高在發(fā)電運轉(zhuǎn)過程中驅(qū)動軸的能量反饋頻率，將I/O技術(shù)與PLC控制系統(tǒng)安裝到驅(qū)動器中，在運行過程中自動完成邏輯計算，轉(zhuǎn)化驅(qū)動器的功能作用，將其作為底層控制的主要驅(qū)動單元，實現(xiàn)對加工現(xiàn)場的分散性管理。

4 結(jié)語

紡織機械工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整相關(guān)指導(dǎo)意見中明確指出，當前紡織機械工藝的融合水平較低，無法滿足機械設(shè)計的集成化、自動化應(yīng)用需求。要想全面提高產(chǎn)品加工的水平，需要結(jié)合紡織機械的主要類型，設(shè)計出符合紡織行業(yè)工藝流程的現(xiàn)代化設(shè)備，全面提高紡織機械自動化水平。