機電一體化紡織機械控制系統(tǒng)研究

彭志洪

摘要：近些年來，隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，工業(yè)水平的日漸提升，也日漸對我國紡織機械行業(yè)提出了新的要求。當(dāng)下我國紡織工業(yè)紡織機電一體化、紡紗質(zhì)量的自動檢測技術(shù)有待提高，本文首先對機電一體化紡織機械控制系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行概述，著重分析了其技術(shù)現(xiàn)狀，并結(jié)合實際情況，對其設(shè)計實踐進(jìn)行具體闡述，以期為我國紡織工業(yè)的技術(shù)升級提供參照。

關(guān)鍵詞：機電一體化;紡織機械;控制系統(tǒng)

當(dāng)下我國紡織產(chǎn)品生產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到世界首位，但相比于國際先進(jìn)水平，我國紡織設(shè)備技術(shù)仍存在一定差距。為有效提升紡織機械設(shè)備的自動化水平，應(yīng)以自主研發(fā)為錨，結(jié)合生產(chǎn)實踐，對機電一體化紡織機械控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化升級，從而促進(jìn)我國紡織產(chǎn)業(yè)的更好發(fā)展。

一、機電一體化紡織機械控制系統(tǒng)概述

機電一體化指的是囊括計算機技術(shù)、電氣測量、信息控制、電工技術(shù)、電子技術(shù)等工程技術(shù)的綜合技術(shù)體系，近些年來，各大高校紛紛開設(shè)機電一體化課程，以更好滿足社會生產(chǎn)生活需要。機電一體化應(yīng)用在紡織機械控制領(lǐng)域，首先有益于紡織行業(yè)工作效率的提升，隨著科學(xué)技術(shù)的日益提升和社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，民眾對紡織產(chǎn)品的需求日益增多。將機電一體化技術(shù)應(yīng)用到紡織機械行業(yè)，有益于對傳統(tǒng)生產(chǎn)模式進(jìn)行改變，將人力從生產(chǎn)崗位中解放，使產(chǎn)業(yè)推進(jìn)由人力轉(zhuǎn)變到依托科技與電力，能夠使生產(chǎn)周期不斷縮短。其次有益于我國紡紗質(zhì)量的提升，從紡紗行業(yè)當(dāng)下的發(fā)展?fàn)顩r來看，我國紡紗機械在質(zhì)量自動檢測方面存在明顯短板，使得紗織品對外貿(mào)易受到影響。將機電一體化技術(shù)應(yīng)用到紡紗機械中，有益于紡紗效率、紡紗質(zhì)量、故障排查、質(zhì)量檢測等多領(lǐng)域的整體提升，從而使我國紡紗行業(yè)走向縱深化發(fā)展。

二、機電一體化紡織機械控制系統(tǒng)技術(shù)現(xiàn)狀

機電一體化紡織機械控制系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成為紡織行業(yè)的大勢所趨，但當(dāng)前這一技術(shù)的發(fā)展仍然存在一些問題，具體體現(xiàn)在如下兩個方面。首先是專業(yè)技術(shù)人才的匱乏，為使機電一體化技術(shù)在紡織行業(yè)得到更廣泛的推廣，需要堅實的技術(shù)人才儲備，但從現(xiàn)實情況出發(fā)，專業(yè)技術(shù)人才不能有效滿足社會需求。也缺乏足夠的技術(shù)力量追隨紡織機械化的國際發(fā)展潮流，導(dǎo)致紡織行業(yè)技術(shù)升級的動力不足，使行業(yè)經(jīng)濟效率受到影響，故而建立自中職搭到高校到企業(yè)自身的技術(shù)力量是實現(xiàn)紡織行業(yè)機電一體化技術(shù)深入發(fā)展的關(guān)鍵。其次在于資金支持不足，作為紡織大國，我國對精梳紡織機械的需求較大，在科研人員的持續(xù)技術(shù)升級背景下，我國精梳紡織行業(yè)取得了顯著成就。紡織機械自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展需要一定硬件設(shè)備支持，以此作為機電一體化技術(shù)的實現(xiàn)載體。然而部分紡織企業(yè)由于資金不足，對精梳機等硬件的購買能力不足。這要求有關(guān)部門發(fā)布政策，予以政策號召，以政策傾向助力企業(yè)調(diào)動資金杠桿，加速技術(shù)升級。

三、機電一體化紡織機械控制系統(tǒng)設(shè)計實踐

（一）機電一體化紡織機械控制系統(tǒng)工作原理

機電一體化紡織機械控制系統(tǒng)由主電機帶動工作軸，并由其上的編碼器產(chǎn)生信號。以該信號作為伺服電機的控制信號，在講該信號傳遞給伺服控制器后，再度傳送給伺服電機時能夠與編碼器的反饋信號形成封閉的控制模式，以此推動紡織機械的自動化運轉(zhuǎn)。故而，工作軸藉由與主編碼器的鏈接作為紡織機械工作部件的基本信號參考，并由主編碼器上的工作信號作為其他工作軸的參考信號。主電機變頻器與伺服控制通過內(nèi)部總線相互鏈接，并由總線傳輸?shù)闹骶幋a器產(chǎn)生工作信號。而PLC模塊除了對整機系統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行檢測外，還負(fù)責(zé)光電開關(guān)、開關(guān)的安裝工作，并經(jīng)由人機交換截面對整機系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)進(jìn)行直接反饋，以便及時發(fā)現(xiàn)故障，對故障參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

（二）機電一體化紡織機械控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

機電一體化紡織機械控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要由伺服控制器程序和PLC主程序兩部分組成，發(fā)揮著發(fā)送接受、中斷、定時中斷通訊的作用。軟件的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)電機的高頻率倒順運轉(zhuǎn)，并通過對電機位置關(guān)系展開控制，達(dá)到紡織產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)一步提升的目的。應(yīng)當(dāng)注意的是，在軟件運用過程中，應(yīng)當(dāng)充分考量實際生產(chǎn)過程中會發(fā)生的特殊啟動及停車問題。

（三）機電一體化紡織機械控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計

控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計中應(yīng)用了電機數(shù)控技術(shù)，由編碼器、電機、伺服控制器共同組成了計算機的控制系統(tǒng)。這一過程中藉由PLC能夠?qū)Ω黩?qū)動部件進(jìn)行協(xié)調(diào)，以此確保運轉(zhuǎn)的同步性，從而實現(xiàn)傳動系統(tǒng)最大程度的簡化。以此降低由于機械故障發(fā)生停車問題的風(fēng)險，以此促進(jìn)控制系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，提升實際生產(chǎn)效率與工作效率。通過各邏輯器件通信端口間的串行，能夠?qū)λ欧刂破鞯臄?shù)字信號實現(xiàn)接口的輸入與輸出。還可通過數(shù)頻線使其逐級連接，以切實提高多電機傳動系統(tǒng)紡織機械控制系統(tǒng)在數(shù)據(jù)傳輸過程中的安全性和有效性。紡織機械機電一體化控制系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)過程中，快速反應(yīng)技術(shù)是開發(fā)難點之一，在進(jìn)行紡織機械運動結(jié)構(gòu)設(shè)計時，如何使運動構(gòu)件能夠快速反應(yīng)是機電一體化控制所要解決的核心問題和關(guān)鍵技術(shù)。例如，大多數(shù)運動構(gòu)件的實際生產(chǎn)效率在百分之九十左右徘徊，在溫濕波動大或高溫的季節(jié)則低于百分之九十。制造廠一般承諾錠子轉(zhuǎn)速為純棉1200r/min，純纖1400r/min，但大多數(shù)錠子的實際運轉(zhuǎn)速度僅能達(dá)到1000r/min，僅高于早期的A型粗紗機100r/min～200r/min。其次是同步運轉(zhuǎn)技術(shù)，在紡織機械運動部件快速反應(yīng)的同時還應(yīng)保持電機發(fā)生同步運動，例如以四臺電機分別對羅拉、錠翼、龍筋、筒管進(jìn)行運動控制，為使粗紗質(zhì)量得到保證，還應(yīng)控制四臺電機在啟動、運行、停止、斷電、緊急停車過程中，保持速度的嚴(yán)格同步。

四、結(jié)語

我國目前在世界紡織領(lǐng)域已經(jīng)處于領(lǐng)先地位，但相比于國際先進(jìn)水平，我國紡織機械技術(shù)仍存在一定不足。為此應(yīng)建立完備的人才培養(yǎng)體系，同時以政策支持助力企業(yè)完成技術(shù)升級。應(yīng)著眼于機電一體化紡織機械控制系統(tǒng)的原理拓展、軟硬件設(shè)計難點，組織技術(shù)團隊進(jìn)行專項攻關(guān)，以此保證我國紡織行業(yè)在技術(shù)儲備、人員素質(zhì)、設(shè)備先進(jìn)性等方面的領(lǐng)先水平。

參考文獻(xiàn)

[1]鐘嘉聰.研究紡織機械電氣自動化控制系統(tǒng)技術(shù).2018.

[2]郭松梅.紡織機械電氣自動化控制系統(tǒng)技術(shù)研究.2010.

[3]陳興強，邢傳鼎，周錦培.紡織機械實現(xiàn)機電一體化的應(yīng)用實例.2005.