纺织机械自动控制技术现状和发展方向

转角的回眸

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纺织技术在历史上经历了两次重大的变革：手工机械化和大工业化。综观纺织技术的发展史，纺织机器在其中扮演了非常重要的角色。　　随着科学技术的飞速发展和市场竞争的愈加激烈，作为给纺织行业提供技术装备的纺机行业面临着技术上的一次新飞跃，提供更加灵活、更高质量、更快响应的纺织机械，充分满足纺织工艺要求，是时代对纺机行业的新要求，也是纺机企业发展的必由之路。现代控制技术和信息技术成为当前推动纺织机械发展最主要的驱动力。
　　纺织机械自动控制技术的现状
6 Q$ `- `1 O8 q6 Q+ W; B    近十年来，纺织机械铸造自动控制技术应用水平有了较快的进步，几乎用到了所有种类的自动化产品，主要包括控制、传动控制、运动控制、现场总线、人机界面和传感器。
; c7 P( ~2 q& A( f- T8 V    （1）控制： PLC、PCC、IPC、FCS、DCS、专用控制器等。
    （2）传动控制：直流调速系统、交流变频调速系统、开关磁阻电机、多单元同步系统等。
$ o5 v! z1 e/ M, x2 W& K    （3）运动控制：伺服、步进、运动控制器。
    （4）现场总线：Profibus、Can等。
    （5）人机界面：文本显示器、图文终端、触摸屏等。
/ [5 j; x# [; m4 s% F    （6）传感器：光电传感器、电磁传感器、温度传感器、压力传感器、图像传感器及各种工艺参数传感器。
& L& t+ ]) j7 D/ U8 ^6 R    其中PLC、单轴独立驱动、多单元同步控制、基于网络技术的数据通讯和在线检测等技术，得到了广泛的应用。
    1  PLC是纺织机械控制器最主要的选择
    无可争议，可编程序控制器PLC是纺织机械最大量应用的控制器。PLC能提供高质量的输入/出和极佳的实时监控能力，特别是它的可靠性已经得到充分的信任。
8 m. x+ s1 E& k, v! b/ R    能够提供多种现场总线、可扩展性及远程I/O已经成为一些主流纺机厂商选择PLC的关键衡量标准。
' r$ `5 D$ l( Q( X    工业控制器中，我们应该重点关注的技术指标是：速度、可靠性、实时性。
; C- l6 @/ `$ Z4 \) e" k　　2  以电力电子技术为代表的新型驱动技术得到广泛的应用
    随着电力电子技术的发展，各种新型驱动技术在纺织机械得到广泛的应用。变频调速、单轴驱动多轴同步、伺服等传动技术得到广泛应用。
8 i7 ?) }; H' R7 D; g2 _- S, C    相当多的纺织机械是多单元重复结构如化纤纺丝机等，为了满足一致性的要求，变频调速的应用在纺织机械中是必须和普遍的。80年代初期上海纺织机电厂就引进了德国AEG公司的技术，生产可控硅变频器。
! T6 t+ I3 S- c) m+ D    随着技术的发展，纺织机械的传动技术有了较大的变化，主要表现在：
: C& D" b- \! r* |  `  ^   单轴独立驱动、多轴同步控制
    采用单轴独立驱动、多轴同步控制技术，满足纺织工艺对纺织机械日益提高的要求，实现纺机的高速化和简化机械结构，正在成为纺织机械机电一体化的重要趋势。例如四轴驱动粗纱机、自动络筒机和多电机驱动剑杆织机等。
    伺服驱动
! e/ q9 P3 Y8 P( b; u    近年来在纺织机械领域，一些对快速性或位置有要求的机构中伺服驱动技术得到愈来愈多的重视和应用。很多驱动产品厂商配合纺织机械的特殊需求，专门研制了适应纺织机械的伺服产品。如在纺机中很普遍的卷绕机构的反向驱动控制。也有企业在纺机中很普遍的高速往复机构中进行了伺服驱动的研究，如上海一纺机在精梳机嵌板驱动上采用了高速伺服系统。
   共直流母线
    纺织机械采用单轴独立驱动、多轴同步控制方式后，不可避免的是一些电机处于发电工作状态，解决这个问题的最好办法是采用共直流母线技术。纺机一般为8000小时工作制，用电效率相当重要。多电机系统采用直流母线，有利于提高控制精度，有利于电能的高效利用，也是实现断电同步停车功能的必要条件。
    纺织机械使用的各种驱动系统和电机
* A" [1 a( C3 ?* Q7 y& a( I    ●    变频器+交流异步电机
; Z5 [% s& j1 q# |) ~    ●    变频器+交流同步电机
    ●    交流伺服电机
    ●    直流无刷电机
! f; {. x9 ]6 {7 z8 \$ D    ●    开关磁阻电机
0 ?+ @+ K. U' `0 G1 b    为了满足高速剑杆织机对启动速度和启、制动力矩的严酷要求，开关磁阻电机的特殊性能满足了机器的特别要求。
   3 现场总线
    通讯的能力决定和影响着自动控制的水平，随着网络技术的发展，通过现场总线实现高速数据通讯，控制系统已经从模拟控制转向数字控制。这一发展带来的重大变化和特点是：实现复杂的控制功能；实现分布式、现场化；抗干扰性能的极大提高；大量数据的实时采集以及共享。正如我们大家看到的，近年来，现场总线正迅速成为纺织机电一体化系统数据通讯的主流。