傳統(tǒng)細紗機的智能化改造及其仿真實訓應用

張圣忠，趙　磊

(鹽城工業(yè)職業(yè)技術學院 紡織服裝學院、江蘇省生態(tài)紡織工程技術研發(fā)中心，江蘇 鹽城 224005)

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傳統(tǒng)細紗機的智能化改造及其仿真實訓應用

張圣忠，趙磊

(鹽城工業(yè)職業(yè)技術學院 紡織服裝學院、江蘇省生態(tài)紡織工程技術研發(fā)中心，江蘇 鹽城 224005)

針對“紡紗技術”課程特別是“細紗”教學中存在的問題，對傳統(tǒng)細紗機進行多功能紡紗硬件改造，并進行相關軟件的設計與改造。智能化細紗機的開發(fā)進一步推進了“紡紗技術”等課程的仿真實訓式“教學做”一體化教學，實現(xiàn)了新型紡紗產(chǎn)品多樣化，也解決了校內實訓學生動手難、企業(yè)工藝過程再現(xiàn)難的問題。

紡紗技術；傳統(tǒng)細紗機；智能化改造；仿真實訓

一、 “紡紗技術”課程教學存在的問題

“紡紗技術”課程是由紡紗技術各生產(chǎn)工序設備及其理論應用開發(fā)組成的課程體系。經(jīng)過調研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有“紡紗技術”課程特別是其中的“細紗”教學存在以下問題：

(1) 課程標準未能根據(jù)企業(yè)需求來制定，學生的創(chuàng)新能力未能達到紡紗企業(yè)的要求，學生的技能學習及提升與企業(yè)真實的生產(chǎn)過程脫節(jié)。

(2) 現(xiàn)有的紡紗設備簡單，仍然是單一的環(huán)錠紡紗設備，特別是細紗設備的智能化程度不高，工藝變更耗時、耗力，無法實現(xiàn)多種新型紗線的交叉組合創(chuàng)新設計，更不能滿足快速出樣的要求，不利于培養(yǎng)學生自主創(chuàng)新開發(fā)新產(chǎn)品的能力。

(3) 課程教材與教學內容更新慢，教學內容的實用性、可操作性和創(chuàng)新性不足，沒有引進企業(yè)的新型紡紗產(chǎn)品作為課程教學的載體。

(4) 聯(lián)系企業(yè)真實生產(chǎn)的實踐教學環(huán)節(jié)薄弱，紡紗操作技能單一，不利于培養(yǎng)學生的操作能力和解決生產(chǎn)實際問題的能力。

因此，充分利用我校(鹽城工業(yè)職業(yè)技術學院)現(xiàn)有國家特有工種職業(yè)技能鑒定站、江蘇省紡織實訓基地和紡織檢測中心的優(yōu)異條件，開發(fā)改造符合高職高?，F(xiàn)代紡織技術專業(yè)人才培養(yǎng)目標的多功能細紗機是十分必要的。環(huán)錠細紗機是一種重要的紡紗專用設備，環(huán)錠細紗機的自動化、智能化程度對提高紡織企業(yè)的產(chǎn)量、質量和降低工人的勞動強度都有舉足輕重的影響。所以，新型多功能環(huán)錠細紗機的開發(fā)不但是紡紗機械生產(chǎn)企業(yè)的一個重要項目，而且是高職高專院校紡織專業(yè)教育教學改革關注的一個重點。

二、 傳統(tǒng)細紗機的智能化改造

1. 傳統(tǒng)細紗機多功能紡紗機的硬件改造

由我校師生與紡織設備加工企業(yè)共同參與的對現(xiàn)有的實訓機型FA507B型環(huán)錠紡細紗機進行新型紡紗仿真實訓多功能智能一體化改造，以原有的細紗機為基礎，開發(fā)出集環(huán)錠紡、賽絡紡、包芯紡、竹節(jié)紡、段彩紡、緊密紡六種紡紗方法于一身的多功能細紗機。新型紡紗仿真實訓多功能細紗機增加了緊密紡、賽絡紡、段彩紡、包芯紡、竹節(jié)紡等多個紡紗部件，在錠子傳動機構、牽伸機構、卷繞成型機構、控制系統(tǒng)、機架上進行改造，如表1所示。

表1　多功能紡紗機的硬件改造

2. 傳統(tǒng)細紗機多功能紡紗機的軟件改造

細紗機完成軟件改造后，能夠有效控制整臺機器的運行，還能夠實現(xiàn)改造要求的所有功能，包括：(1)實時監(jiān)控和采集主傳動電機轉速、錠子轉速、前羅拉轉速及鋼領板運行位置的數(shù)據(jù)，通過PLC系統(tǒng)控制整臺機器的運行，包括紡紗過程中的鋼領板自動升降、中途啟動停車，并且能夠記錄鋼領板位置，具有主動跟蹤鋼領板位置開車、中途停車、自動落紗等功能；(2)模仿企業(yè)真實生產(chǎn)過程設計人機界面，設定工藝參數(shù)并通過不斷刷新觸摸屏界面顯示實時紡紗過程中的工藝參數(shù)以及細紗機的運行狀態(tài)；(3)對實際紡紗過程中的錠子轉速、牽伸倍數(shù)、喂入輸出定量、捻度等進行計算并自動顯示在觸摸屏上，依靠機器上各個部分的傳感器、光電感應器進行自行協(xié)調控制；(4)程序和機器運行狀態(tài)出現(xiàn)故障時能自行報警和停車。

三、 傳統(tǒng)細紗機智能化改造的特點

1． 實現(xiàn)新型紡紗仿真實訓教學做一體化

傳統(tǒng)細紗機智能化改造之前，學生更改工藝需要根據(jù)所學知識計算相關的工藝參數(shù)，再查找到工藝所需的齒輪，然后進行人工更換齒輪，整個過程需要20分鐘左右，而且一車一次只能紡一個品種、一種工藝，既浪費時間又降低了機器的使用率。因此，新型紡紗實訓多功能細紗機改造完成后極大地改善了這種局面?，F(xiàn)在學生經(jīng)過計算確定自己所需的工藝之后，只需在操作界面上輸入工藝參數(shù)即可完成工藝參數(shù)的更改。而且一車可紡多品種，兩邊可以分開控制紡兩種不同的工藝，因此一臺機器可以同時進行兩種工藝紡紗，極大地提高了機器的使用率，改善了學生實驗時機臺使用緊張的局面。傳統(tǒng)細紗機智能化改造完成后使新型紡紗生產(chǎn)實踐上機快捷、方便，對學生的仿真實訓、教師的課堂教學都有很大的幫助。

2. 實現(xiàn)新型紡紗產(chǎn)品多樣化

雖然近年來環(huán)錠紡紗有被一些新型紡紗所取代的趨勢，但是它憑借著自身的優(yōu)勢依然有不小的市場占有率。盡管環(huán)錠紡紗的新型紡紗技術越來越多地被開發(fā)出來，但是它們都不能實現(xiàn)兩種新型紡紗或者多種新型紡紗組合。傳統(tǒng)細紗機智能化改造后，集多種新型紡紗方法于一體，既可以實現(xiàn)單一新型紡紗，又可以實現(xiàn)兩種新型紡紗和多種新型紡紗，使江蘇悅達紡織集團有限公司、江蘇中恒紡織有限公司、江蘇東華紡織有限公司、江蘇南緯悅達纖維科技公司等企業(yè)都愿意在我校進行新產(chǎn)品開發(fā)，同時學生也能及早地參與到企業(yè)的新型紗線產(chǎn)品生產(chǎn)中。

3． 解決校內學生實訓難的問題

隨著紡紗設備的智能化，許多紡紗企業(yè)的工藝變更不再需要進行人工更換零部件，只需要將紡紗工藝參數(shù)輸入界面，通過智能化控制就可直接獲得新工藝。目前紡織高職院校大多還在講授人工變更工藝參數(shù)，因此培養(yǎng)的學生無法適應企業(yè)的要求。由于一個班級的學生一般都在40人左右，在實訓時無法讓每個學生都能動手操作(即手工變更)。傳統(tǒng)細紗機智能化改造后，一方面學生可以很快變更工藝，有效地解決了校內實訓動手難的問題，另一方面紡紗企業(yè)的紡紗工藝過程也可以在課堂教學中再現(xiàn)，實施紡紗企業(yè)的真實項目，大大激發(fā)了學生對新型紡紗課程的學習興趣。

四、 傳統(tǒng)細紗機智能化改造后的應用情況

(1) 傳統(tǒng)細紗機的智能化改造推進了我?！靶滦图徏啴a(chǎn)品與開發(fā)” “紡織導論與入職訓練” “紡紗工藝設計與質量控制”等現(xiàn)代紡織技術專業(yè)核心課程教學做一體化教學模式的實施，使課程項目設計內容創(chuàng)新性強、實用性高，能全面高效地應用于校企合作開發(fā)的新型紗線產(chǎn)品的仿真實訓及其研究中。

(2) 傳統(tǒng)細紗機的智能化改造及其應用進一步完善了《現(xiàn)代紡紗與操作技術》《紡織導論》等校企合作開發(fā)教材的建設，目前我校正在進行這些教材的修訂工作。我?，F(xiàn)代紡織技術專業(yè)、紡織品檢驗與貿易專業(yè)2015、2016屆有近80%的學生畢業(yè)設計(論文)選題與新型紡紗有關，使智能化細紗機的利用率達到95%以上。這些學生畢業(yè)后在新型紡紗產(chǎn)品上的創(chuàng)新開發(fā)能力得到大中型紡紗企業(yè)的認可。

(3) 傳統(tǒng)細紗機的智能化改造明顯提升了我校專業(yè)教師的新型紡紗產(chǎn)品開發(fā)水平，他們在《棉紡織技術》《上海紡織科技》《紡織導報》《毛紡科技》等專業(yè)核心期刊上發(fā)表論文35篇；同時也為緊密型校企合作企業(yè)，如江蘇悅達紡織集團有限公司、江蘇東華紡織集團等開發(fā)新型紗線產(chǎn)品提供了良好的研發(fā)場所。近年來與校企合作企業(yè)共同完成了“有機棉-麻賽爾-大豆蛋白纖維賽絡混紡紗線” “有機棉-銀抗菌防臭短纖-銅氨纖維緊密紡紗線”等新型紗線省級新產(chǎn)品、新開發(fā)的鑒定工作。

江蘇高校品牌專業(yè)建設工程資助項目(PPZY2015C254)；江蘇省2015年高等教育教學改革研究重點課題(2015-js102)；鹽城工業(yè)職業(yè)技術學院2014年院級重點課題

張圣忠(1964—)，男，江蘇東臺人，研究員級高級工程師，高級經(jīng)濟師，研究方向為現(xiàn)代紡織技術與新產(chǎn)品開發(fā)。E-mail：ycfyzsz@163.com

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2095-3860(2016)04-0321-03