數(shù)控化、智能化紡織機(jī)械對自動控制技術(shù)的新要求

太平洋機(jī)電（集團(tuán)）有限公司 陳興強(qiáng)

1 前言

國家有關(guān)部委先后提出了推動“數(shù)控一代機(jī)械產(chǎn)品”和“智能制造裝備”發(fā)展的規(guī)劃，指明了裝備行業(yè)的發(fā)展方向，其中紡織機(jī)械被列為重點(diǎn)行業(yè)。在當(dāng)前紡織工業(yè)如同整個國家一樣面臨著產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的艱巨任務(wù)，為紡織工業(yè)提供數(shù)控化、智能化的裝備既是紡織機(jī)械行業(yè)義不容辭的任務(wù)，也是行業(yè)發(fā)展的大好機(jī)遇。

數(shù)控化、智能化是紡織機(jī)械自動控制技術(shù)發(fā)展的重要目標(biāo)，對紡織機(jī)械自動化技術(shù)提出了新的更高的要求，新的發(fā)展趨勢已經(jīng)顯現(xiàn)。

2 專用化、定制化的控制、驅(qū)動器的應(yīng)用將愈加廣泛

工業(yè)和信息化部和工程院發(fā)布的《“數(shù)控一代”裝備創(chuàng)新工程行動計劃》提出要“重點(diǎn)突破通用型和專用型數(shù)控系統(tǒng)及數(shù)控裝置關(guān)鍵技術(shù)”，對紡織機(jī)械提出了“推進(jìn)紡織專用數(shù)控系統(tǒng)、獨(dú)立伺服驅(qū)動系統(tǒng)的應(yīng)用，實現(xiàn)參數(shù)精確控制、多電機(jī)傳動控制等功能”的方向。使用專用控制、驅(qū)動產(chǎn)品可以適應(yīng)紡織機(jī)械發(fā)展的需求，使紡機(jī)企業(yè)具有自己的知識產(chǎn)權(quán)、降低成本、完善設(shè)備結(jié)構(gòu)，有利于實現(xiàn)個性化和紡機(jī)行業(yè)的升級調(diào)整。特別是諸如電錠細(xì)紗機(jī)、自動絡(luò)筒機(jī)、劍桿織機(jī)等很多紡織機(jī)械都是很難使用通用控制、驅(qū)動器的。專用化、定制化的控制、驅(qū)動器的應(yīng)用將是中高端紡機(jī)產(chǎn)品的方向。

太平洋機(jī)電集團(tuán)在6月上海國際紡機(jī)展覽會推出的智能化電錠細(xì)紗機(jī)采用了每錠一套控制、驅(qū)動裝置，每臺細(xì)紗機(jī)配置430～1224套，展示了一種新的方向，也是自動化廠家的新商機(jī)，可以預(yù)測電錠細(xì)紗機(jī)的控制和驅(qū)動裝置短期內(nèi)將形成至少上億元的新產(chǎn)品市場。

3 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)逐漸成為工控網(wǎng)絡(luò)的主流

紡織機(jī)械的發(fā)展對控制技術(shù)提出了越來越高的要求，通信網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)了精確測控所需的實時數(shù)據(jù)傳輸外，還要擔(dān)負(fù)大量的管理、監(jiān)控數(shù)據(jù)的采集，滿足智能化和紡織工廠信息化的需求。工控網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)了比以往更加繁重的任務(wù)，可以預(yù)見對網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求也會越來越高。

以太網(wǎng)是應(yīng)用最廣泛的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，共享資源豐富，10M、100Mb/s的快速以太網(wǎng)已廣泛應(yīng)用，1Gb/s以太網(wǎng)技術(shù)也逐漸成熟，以太網(wǎng)的速率要比傳統(tǒng)現(xiàn)場總線要快的多，完全可以滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)不斷增長的帶寬要求。當(dāng)然工控工程師們一直擔(dān)心的商用以太網(wǎng)的非實時性也是阻止其在工控系統(tǒng)使用的瓶頸。好在隨著技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)以太網(wǎng)解決了通信的確定性，為以太網(wǎng)直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備間通信提供了可能，也滿足了工控系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)越來越高的要求。如上文提到的電錠細(xì)紗機(jī)采用單錠單電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動，1008錠甚至1800錠的多節(jié)點(diǎn)通訊，為了實現(xiàn)智能化要傳輸大量數(shù)據(jù)，對網(wǎng)絡(luò)的帶寬要求很高，采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)是一個必然。

4 個性化控制軟件成為占領(lǐng)市場制高點(diǎn)的關(guān)鍵

科學(xué)技術(shù)部印發(fā)的智能制造科技發(fā)展“十二五”專項規(guī)劃指出，智能化就是在信息化和自動化的基礎(chǔ)上，將專家的知識不斷融入制造過程以實現(xiàn)設(shè)計過程智能化、制造過程智能化和制造裝備智能化，將實現(xiàn)擬人化制造。

智能化紡織機(jī)械將推動紡織工業(yè)及紡機(jī)行業(yè)向價值鏈高端發(fā)展，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和戰(zhàn)略調(diào)整，同時能否為紡織企業(yè)帶來明確的利益是判斷成敗的主要依據(jù)。紡機(jī)企業(yè)要集設(shè)備、控制和紡織工藝的三結(jié)合，研制出含有自己獨(dú)特技術(shù)（Knowhow）個性化的控制軟件，提升紡機(jī)產(chǎn)品的技術(shù)能級和使用價值，又能保護(hù)技術(shù)創(chuàng)新，避免惡性價格競爭。可以說，個性化控制軟件成為企業(yè)占領(lǐng)市場制高點(diǎn)的關(guān)鍵因素。

5 注重研發(fā)過程的高速實時測試

隨著紡織專用數(shù)控系統(tǒng)、獨(dú)立伺服驅(qū)動系統(tǒng)，多電機(jī)傳動控制等驅(qū)動技術(shù)的應(yīng)用，紡織機(jī)械逐步改變了單電機(jī)驅(qū)動+各種復(fù)雜機(jī)械機(jī)構(gòu)的傳動模式，帶來了性能和靈活性等方面的進(jìn)步。

傳動方式的改變產(chǎn)生了新的問題：測試和判定控制的精度和效果。我們在新型數(shù)控化紡織機(jī)械的研制實踐中感受到這個問題的重要性和緊迫性，如2,000～25,000rpm轉(zhuǎn)速的高精度快速測量，毫秒速率的電壓、電流數(shù)據(jù)采集等。對紡機(jī)企業(yè)，要改變僅靠傳統(tǒng)測量儀器進(jìn)行測試的做法，重視新型數(shù)控化紡機(jī)的高速實時測試技術(shù)，要有專門的設(shè)備、軟件和專業(yè)的測試工程師，要從研發(fā)的開始就考慮如何進(jìn)行測試并為測試預(yù)留必要的測試點(diǎn)和接口。

數(shù)控化、智能化紡織機(jī)械是發(fā)展方向，專用控制器、工業(yè)以太網(wǎng)、個性化控制軟件和研發(fā)過程的高速實時測試等發(fā)展趨勢值得關(guān)注。大力推動數(shù)控化、智能化紡織機(jī)械的發(fā)展，對紡織機(jī)械行業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、升級有著重大的戰(zhàn)略意義，也是自動化控制技術(shù)發(fā)展的重要機(jī)遇。