近十多年来我国纺织机械行业的自动化水平有了明显的提高。这些技术包含了先进的信息处理和控制技术,即以计算机为核心,有PLC、工控机、单片机、人机界面、现场总线等组成的控制系统。其中先进的驱动技术,有变频调速,交流伺服,步进电机等;检测传感技术和执行机构等。
棉纺织设备是较有代表性的机电一体化产品,例如新型的粗纱机、分条整经机、浆纱机,这类机器均采用了自动化技术,其特点有:由计算机控制多台变频器,交流伺服驱动器,再分别控制多台电动机的同同步传动系统;均采用传感技术,检测纱线张力,通过计算机实现张力控制;采用计算机软件来完成粗纱的卷绕成形功能和实现经轴、织轴的理想卷绕。
纺织机械应用了自动化技术后机构简化,性能改善,质量提高,操作方便,提升了设备的档次和水平。例如,分条整经机采用计算机、变频器、交流伺服组成的控制系统后,经轴卷绕张力从定性控制发展到定量控制,自动控制内外圈张力,实现理想的内紧外松,产品质量提高;绞精度有明显的提高;采用触摸屏人机界面,操作简单方便;主机价格是进口价格的三分之一,降低了纺织厂的投资。同样,粗纱机、浆纱机、自动络筒机和无梭织机也是纺织行业中自动化水平高的产品。先进的通用自动化装置在纺织机械上应用的状况如下:
1、PLC的应用
PLC在纺织设备上应用已普及。清花、梳棉、并条、精梳、粗纱、络筒、并纱、捻线、整经、浆纱、无梭织机等均已采用PLC。纺织设备上用的PLC,其1/0点数范围:8~1024点,约85%以上为8~112点。其年需用量,2004约30000台,比2003年增长33%。目前在我国纺织行业较普及的主要为西门子公司、光洋公司、三菱公司的PLC产品,其次有松下、Omron、富士、LG等品牌。
2、人机界面的应用
近年来在纺织设备上人机界面技术应用发展很快,需用量逐年增加。单机自动化程度较高的设备,设计时选用了触摸屏人机界面,例如高产梳棉机、精梳机、新型粗纱机、数控细纱机、高档的分条整经机和浆纱机等采用触摸屏人机界面。其年需用量,2004年约为27000台,目前多数为文本显示方式。选用的产品主要来自西门子公司、三菱公司、光洋公司、Digital公司,其次有松下、日立、Omron、贝加莱、台达等公司。
3、变频器的应用
在纺织机械上变频器的应用,基本上与PLC相同,从清花设备到无棱织机都已采用。在纺织设备上应用的变频器容量范围0.37kw~500kw,90%以上为.37kw~37kw。大容量的变频器只有化纤设备上应用,需要量少。变频器的年需求量,2004年约为20000台,比2000年增长15%。伦茨公司、明电舍公司、富士公司、LG公司的变频器产品在我国纺织行业应用较为广泛,ABB、施耐德、西门子、三菱、安川、台达等公司的产品也有赶超之势。
值得一提的是,由于纺织机械现场工作环境相当恶劣,因此其对变频器的适应性能有极高的要求。
4、交流伺服系统的应用
纺织设备上应用交流伺服技术是为了提高设备的性能,满足高精度控制的要求,目前已有高档梳棉机代自动调匀整的并条机、新型粗纱机、数控细纱机、分条整经机、浆纱机、园网印花机等设备应用了交流伺服。国内无梭织机制造厂已开发出交流伺服的电子送经和电子卷取,今后交流伺服的需用量将非常可观。其年需用量,2004年约3500台。伦茨、西门子、三洋、安川、日立等公司的产品应用较普及。
5、现场总线技术的应用
纺织设备上应用现场总线技术刚开始起步,仅少数设备应用这项技术,如数控细纱机,浆纱机,分条整经机、双层起毛机、直捻机,锦、涤纶纺丝后加工设备应用了Profibus现场总线,新型粗纱机和圆网印花机应用了CANbus现场总线。
6、工控机的应用
因多数纺织设备可以用PLC来满足生产工艺的控制要求,只有少数设备为了达到较复杂的控制要求,采用工控机加PLC构成控制系统,例如浆纱机、新型粗纱机、部分化纤设备。目前在纺织行业中工控机的用量较少。
通用自动化装置在国产纺机上的广泛应用,推动了国产机器的机电一体化发展,缩小了与国外的差距。但纺织专业自动化装置国内发展缓慢,尤其是在纺织专用的传感器和执行机构方面需加快开发。此外,纺织机械中的机与电必须同步发展,国产纺机已大量应用了计算机技术,但必须有精密的机械结合,才能发挥更大的效果,否则将影响机电一体化技术的发展。例如纺织机械,国外大量生产电脑控制的主机产品,而国产电脑园机、电脑横机等水平上不去,其主要原因是精密机械加工技术跟不上,限制技术的发展。
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