摘要: 本文主要?dú)W姆龍PLC與交流伺服器在數(shù)字化經(jīng)編機(jī)上的成功運(yùn)用,以及歐姆龍產(chǎn)品在全伺服經(jīng)編機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)用。針對結(jié)構(gòu)和功能都日趨復(fù)雜的經(jīng)編紡織機(jī)械，應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)中的可編程邏輯計(jì)算機(jī)技術(shù)、新型驅(qū)動(dòng)技術(shù)中的伺服電動(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中的現(xiàn)場總線技術(shù)，組成一個(gè)開放的、模塊化、實(shí)用性強(qiáng)、易于維護(hù)和重新配置的柔性經(jīng)編紡織系統(tǒng)。
1 引 言
紡織工業(yè)是我國的重要產(chǎn)業(yè)之一，為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。紡織工業(yè)也是我國具有較強(qiáng)國際競爭力和國際市場依賴度較高的產(chǎn)業(yè)。近20 年來，國際紡織行業(yè)的發(fā)展主要表現(xiàn)為新材料、新工藝、新設(shè)備、新產(chǎn)品的全方位技術(shù)升級和全面的技術(shù)改造，特別是以新材料開發(fā)和機(jī)電一體化技術(shù)等高新技術(shù)改造傳統(tǒng)紡織行業(yè)，使紡織生產(chǎn)力水平邁上了一個(gè)新臺階，改變著整個(gè)產(chǎn)業(yè)的面貌。以現(xiàn)代控制技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化紡織機(jī)械，已成為世界紡織機(jī)械發(fā)展的方向，數(shù)字化紡織機(jī)械設(shè)備的開發(fā)能力及產(chǎn)業(yè)化水平也已成為衡量紡織行業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)重要標(biāo)志。
我國的經(jīng)編業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，不斷的結(jié)構(gòu)調(diào)整，特別是近幾年新興地區(qū)經(jīng)編企業(yè)起點(diǎn)高、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理、規(guī)模效益明顯，高校和科研單位科研力量的注入，以及產(chǎn)學(xué)研的結(jié)合使我國的經(jīng)編產(chǎn)業(yè)得到了迅猛展，正逐步成為世界經(jīng)編工業(yè)的中心。傳統(tǒng)經(jīng)編機(jī)多為鏈條式經(jīng)編機(jī)，由于其為機(jī)械主軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，沒有導(dǎo)入電氣傳動(dòng)，造成其以下缺點(diǎn)：織花速度慢，效率低；鏈條機(jī)構(gòu)復(fù)雜，每更換一種花型，需要花費(fèi)較多時(shí)間且每一花型對應(yīng)一種鏈塊，這樣更換花型時(shí)間長，成本高。造成小批量定單失去生產(chǎn)意義；由于機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性，致使復(fù)雜花型無法在鏈塊機(jī)上進(jìn)行生產(chǎn)。只能生產(chǎn)花型較簡單的布料，不能滿足越來越高的要求?，F(xiàn)有的國產(chǎn)經(jīng)編機(jī)基本上是機(jī)械式經(jīng)編機(jī)，其送經(jīng)、取卷、橫移等主要裝置大部分是機(jī)械裝置；提花花型由鏈塊或凸輪控制，限制了梳櫛數(shù)量和橫移的位移范圍；且更換花型時(shí)需要重新設(shè)計(jì)配套的鏈塊或凸輪，存在著工作量大、周期長、成本高等缺陷。這類設(shè)備已難以適應(yīng)目前快節(jié)奏的市場競爭，急需進(jìn)行技術(shù)改造。
針對國產(chǎn)經(jīng)編紡織機(jī)械的現(xiàn)狀，應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)中的可編程邏輯計(jì)算機(jī)技術(shù)、新型驅(qū)動(dòng)技術(shù)中的伺服電動(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中的現(xiàn)場總線技術(shù)，組成一個(gè)開放的、模塊化、實(shí)用性強(qiáng)、易于維護(hù)和重新配置的柔性經(jīng)編紡織系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過配備電子送經(jīng)、電子取卷、電子橫移、電子斷紗自停等裝置，全面實(shí)現(xiàn)經(jīng)編機(jī)的機(jī)電一體化，實(shí)現(xiàn)了柔性化設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過程網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控等多項(xiàng)功能，為紡織企業(yè)提供一個(gè)功能完善、技術(shù)先進(jìn)、使用簡便的數(shù)字化經(jīng)編機(jī)系統(tǒng)。
對紡織企業(yè)有如下積極影響：
（1）以機(jī)電控制裝置取代機(jī)械裝置、以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)取代人工的設(shè)計(jì)，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和勞動(dòng)成本，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高效、高速、高產(chǎn)、高質(zhì)；
（2）使企業(yè)具備柔性化的生產(chǎn)能力，進(jìn)入多品種、小批量、快速反應(yīng)的生產(chǎn)模式，以適應(yīng)快節(jié)奏的市場競爭；
（3）在線監(jiān)控、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集等的聯(lián)合應(yīng)用，保證復(fù)雜生產(chǎn)過程品質(zhì)可控，穩(wěn)定和連續(xù)性；
（4）加快企業(yè)技術(shù)改造和信息化建設(shè)的步伐。
2 國內(nèi)外發(fā)展趨勢
國際紡織技術(shù)以電子信息技術(shù)為主導(dǎo)，以新材料和高精度自動(dòng)化機(jī)械加工技術(shù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用光、機(jī)、電、氣動(dòng)、液壓等傳感技術(shù)和變頻調(diào)速等傳動(dòng)技術(shù)開發(fā)研制了一代又一代現(xiàn)代化新設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了紡織生產(chǎn)過程中各種工藝參數(shù)的在線檢測、顯示、自動(dòng)控制和自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)監(jiān)測、顯示、超限報(bào)警、自停、甚至故障自動(dòng)排除、高度自動(dòng)化的生產(chǎn)設(shè)備，能嚴(yán)格按照設(shè)定的工藝要求，以定性、定量、規(guī)范化的機(jī)械動(dòng)作實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)紡織生產(chǎn)中依靠操作人員技術(shù)熟練程度完成的各種簡單重復(fù)的手工操作，保證和提高了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率，降低了產(chǎn)品成本，增加了產(chǎn)品的競爭力。
在自動(dòng)控制方面，近十多年來我國紡織機(jī)械行業(yè)的自動(dòng)化水平有了明顯的提高，在新型紡織機(jī)械上普遍采用了自動(dòng)化技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的內(nèi)容包含了先進(jìn)的信息處理和控制技術(shù)，即以計(jì)算機(jī)為核心，有PLC、工控機(jī)、單片機(jī)、人機(jī)界面、現(xiàn)場總線等組成的控制系統(tǒng)。先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，有變頻調(diào)速，交流伺服，步進(jìn)電機(jī)等；檢測傳感技術(shù)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。國產(chǎn)織機(jī)控制系統(tǒng)，除了一部分機(jī)器采用PLC和PCC組成的控制系統(tǒng)外，目前約有三分之二的主機(jī)采用以單片機(jī)為主組成的專用控制系統(tǒng)。自制的專用控制裝置，成本低，但在可靠性方面因與元器件的質(zhì)量、篩選老化、加工工藝等多種因素有關(guān)，要做到高可靠很不容易。
在機(jī)電一體化方面，國外經(jīng)編機(jī)除繼續(xù)提高機(jī)速外，機(jī)電一體化程度有了進(jìn)一步提高，配備有電子送經(jīng)、電子卷取、電子橫移、電子斷紗自停等裝置，而國產(chǎn)經(jīng)編機(jī)仍有相當(dāng)差距?，F(xiàn)有的國產(chǎn)經(jīng)編機(jī)基本上是機(jī)械式經(jīng)編機(jī)，其送經(jīng)、取卷、橫移等主要裝置大部分是機(jī)械裝置。機(jī)械送經(jīng)裝置的缺陷是，在高速情況下，經(jīng)軸轉(zhuǎn)速控制不準(zhǔn)確，不能滿足送經(jīng)量變化的要求。由于機(jī)械式送經(jīng)機(jī)構(gòu)存在著許多傳動(dòng)間隙，致使控制作用滯后于實(shí)際轉(zhuǎn)速的變化，因而機(jī)械式送經(jīng)機(jī)構(gòu)反饋性能不足，不能滿足更高速度的送經(jīng)要求。特別在停車與開車時(shí)易造成明顯的停車橫條。而且隨著車速的提高，差動(dòng)齒輪磨損嚴(yán)重，不僅能量損耗很大，而且?guī)碓胍?。此外由于技術(shù)上的原因，停車換軸時(shí)，人工轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)軸非常困難，因此，操作舒適程度不高。電子牽拉卷曲以及電子橫移、電子送經(jīng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的機(jī)械式送經(jīng)相比具有如下突出優(yōu)點(diǎn)：能實(shí)現(xiàn)更高的車速，提高了生產(chǎn)效率；更改送經(jīng)量方便、迅速，無需更換送經(jīng)變換齒輪；更換經(jīng)軸時(shí)不需要人工轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)軸，不需要通過主軸電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪傳動(dòng)經(jīng)軸，各經(jīng)軸采用單獨(dú)控制，減少了摩擦和能量損耗；減少了噪音，提高了操作的舒適性。另外，現(xiàn)有國產(chǎn)經(jīng)編機(jī)的提花花型由鏈塊或凸輪控制，限制了梳櫛數(shù)量和橫移的位移范圍，且更換花型時(shí)需要重新設(shè)計(jì)配套的鏈塊或凸輪，存在著工作量大、周期長、成本高等缺陷。因此需要配備有電子送經(jīng)、電子卷取、電子橫移、電子顯示等裝置的數(shù)字化經(jīng)編機(jī)。
3 技術(shù)的先進(jìn)性及創(chuàng)新性
根據(jù)機(jī)電一體化的基本原理，對紡織機(jī)械中的經(jīng)編機(jī)進(jìn)行數(shù)字化改造，綜合應(yīng)用現(xiàn)代控制技術(shù)中的可編程邏輯計(jì)算機(jī)技術(shù)、新型驅(qū)動(dòng)技術(shù)中的伺服電動(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)中的現(xiàn)場總線技術(shù)，組成一個(gè)開放的、模塊化、實(shí)用性強(qiáng)、易于維護(hù)和重新配置的柔性經(jīng)編紡織系統(tǒng)。
本系統(tǒng)的特色和創(chuàng)新之處在于：
（1）集成了可編程邏輯計(jì)算機(jī)技術(shù)、伺服電動(dòng)機(jī)和變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)，具有技術(shù)新穎性；
（2）配備了電子送經(jīng)、電子取卷、電子橫移、電子斷紗自停等裝置，全面實(shí)現(xiàn)了經(jīng)編機(jī)的機(jī)電一體化；
（3）實(shí)現(xiàn)了電子橫移裝置來控制梳櫛的橫移，取代傳統(tǒng)的機(jī)械鏈塊或凸輪裝置，實(shí)現(xiàn)了柔性化的設(shè)計(jì)功能；
（4）開發(fā)了花型制版軟件系統(tǒng)，可根據(jù)紋版ＣＡＤ輸出的花型設(shè)計(jì)生成電子橫移裝置的控制程序，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；
（5）具有連接局域網(wǎng)的功能，借助現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)程或本地向受控針織機(jī)傳送花型結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，監(jiān)測針織機(jī)的生產(chǎn)過程。![]()
4 市場預(yù)測和發(fā)展概況
一些先進(jìn)的工業(yè)化國家（如美、德、意等）從２０世紀(jì)８０年代以來，高科技紡織品在整個(gè)紡織品市場中的比例不斷增長。資料顯示，最近５年，發(fā)達(dá)國家高科技紡織品的市場份額增長了一倍多。在歐洲紡織品市場上，高科技紡織品的市場占有率已達(dá)４０％以上。
以電子計(jì)算機(jī)為主體的現(xiàn)代信息控制技術(shù)已經(jīng)滲透到紡織服裝的各個(gè)領(lǐng)域。全球紡織工業(yè)普遍采用電子、電腦程序控制，從市場信息到產(chǎn)品的花型設(shè)計(jì)，顏色、織物結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，到紡紗、織布、染整等生產(chǎn)領(lǐng)域和管理領(lǐng)域都能找到電子計(jì)算機(jī)的身影。利用電腦工業(yè)監(jiān)測和生產(chǎn)輔助手段，可以實(shí)現(xiàn)小批量、多品種的市場需求，增強(qiáng)產(chǎn)品競爭能力，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的最大化。
我國是全球紡織品生產(chǎn)大國，在2005年紡織品出口規(guī)模達(dá)1175億美元，但我國還不是紡織品強(qiáng)國，在我國的紡織業(yè)利潤是非常低的，大多數(shù)出口企業(yè)只是賺取一點(diǎn)微薄的加工費(fèi)。很多紡織企業(yè)因?yàn)榧徔椩O(shè)備自動(dòng)化程度低，生產(chǎn)的都是低端產(chǎn)品，在市場的激烈競爭下，已經(jīng)愈來愈沒有競爭力了，紡織設(shè)備的自動(dòng)化程度低，效率低和產(chǎn)品質(zhì)量低等問題都嚴(yán)重影響了紡織企業(yè)的生存發(fā)展。這些企業(yè)都迫切的需要更換技術(shù)先進(jìn)的新型紡織設(shè)備，我國每年都要進(jìn)口數(shù)億美元的紡機(jī)設(shè)備。這都說明我國紡織行業(yè)的技術(shù)水平及裝備與國外先進(jìn)水平相比尚有不小差距，因此迫切需要在引進(jìn)吸收國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提高自主研發(fā)能力和針織設(shè)備的國產(chǎn)化水平。
5 結(jié)束語
（1）規(guī)劃出設(shè)備整體及各大功能模塊的模型，對各關(guān)鍵技術(shù);關(guān)鍵裝置的機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)方案；
（2）系統(tǒng)主要功能
①配備了電子送經(jīng)、電子取卷、電子橫移、電子斷紗自停等裝置；
②通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)花型；
?、鄹鶕?jù)花型生成各項(xiàng)工藝參數(shù)和電子橫移裝置的控制程序；
?、軐ιa(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；
⑤實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理和計(jì)算，并對故障進(jìn)行智能診斷。
（3）電子牽拉卷曲以及電子橫移、電子送經(jīng)系統(tǒng)。
（4）計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)
①建立并維護(hù)花型數(shù)據(jù)庫；
?、谠O(shè)計(jì)并存儲花型；
③根據(jù)花型自動(dòng)產(chǎn)生花型的各項(xiàng)工藝參數(shù)（墊紗數(shù)碼和穿經(jīng)循環(huán)等）和電子橫移裝置的控制程序；
④檢查撞針、累計(jì)橫移等情況；
⑤打印輸出生產(chǎn)所需的工藝單。
（5）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)
?、龠x擇開發(fā)組態(tài)軟件，設(shè)計(jì)人機(jī)接口軟件；
②通過組態(tài)軟件，完成功能塊之間的連接，選定功能塊參數(shù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)；
?、墼诰W(wǎng)絡(luò)運(yùn)行過程中對系統(tǒng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、處理和計(jì)算；
?、軐?shí)現(xiàn)顯示、監(jiān)視、報(bào)表、報(bào)警、診斷等功能
