吕渭贤 近十多年来我国纺织机械行业的机电一体化水平有了较明显的提高，在新型纺织机械上普遍采用了机电一体化技术。这项技术的内容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；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；精密机械技术等。棉纺织设备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，这类机器均采用了机电一体化技术，其特点是： （1）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步传动系统。（粗纱机为二、三或四台电机的三种方案，分条整经机为五台电机，浆纱机为七台电机） （2）均采用传感技术，检测纱线张力，通过计算机实现张力控制。 （3）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。 纺织机械应用了机电一体化技术后机构简化，性能改善，质量提高，操作方便，提升了设备的档次和水平。 （1）粗纱机采用计算机控制多电机分部传动后的效果： ①简化了复杂的机械结构，取消了锥轮变速装置、三自动成形机构、计长装置等。 ②应用触摸屏人机界面，操作十分方便。 ③计算机储存多品种的最佳工艺，更换品种十分方便。 ④产品质量好，粗纱条干水平达到乌斯特公报5%的水平。 ⑤主机速度和生产效率提高，断头减少。 (2)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的效果： ①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，产品质量好。 ②对绞精度有明显的提高。 ③采用触摸屏人机界面，操作简单方便。 ④主机价格是进口价格的三分之一，降低了纺织厂的投资。 (3)浆纱机采用计算机控制多电机分部传动后的效果： ①简化了复杂的机械结构，取消了长边轴传动和PIV机械无级变速器。 ②伸长率和织轴卷绕张力得到了有效控制，提高了产品质量。 ③回潮率检测后，通过计算机与全机速度调节相连，保证回潮率的良好控制，有利于后道工序的稳定生产。 ④采用触摸屏人机界面，操作简单方便。 ⑤机器生产效率有较明显的提高。 自动络筒机和无梭织机也是纺织行业中机电一体化水平高的产品，其特点将在后面进行专题介绍。 1 先进的通用自动化装置在纺织机械上应用的状况 上面举例的三种设备，主要是采用了先进的通用自动化装置应用于纺织机械上来提高机电一体化水平，产生了好的效果。因此先进的通用自动化装置应用状况，也可从一方面反映出纺织设备的机电一体化技术现状。 1.1 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。 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。 PLC的年需用量，2002年约24000台，比2000年增长33%。 主要选用了西门子公司、光洋公司、三菱公司的PLC产品，其次有松下、Omron、富士、LG等公司的产品。 喷气织机的控制系统，选用了贝加莱公司的PCC（可编程计算机控制器），其性能优于一般PLC。 1.2 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。 人机界面年需用量，2002年约为20000台，目前多数为文本显示方式。 主要选用西门子公司、三菱公司、光洋公司、Digital公司的人机界面产品，其次有松下、日立、Omron、贝加莱、台达等公司的产品。 1.3 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，从清花设备到无梭织机都已采用。 纺织设备上应用的变频器容量范围0.37kw～500kw，90%以上为0.37kw～37kw。大容量的变频器只有化纤设备上应用，需要量少。 变频器年需用量，2002年约为16000台，比2000年增长15%。 主要选用了纶茨公司、明电舍公司、富士公司、LG公司的变频器产品，其次有ABB、施耐德、西门子、三菱、安川、台达等公司的产品。 1.4 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、带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用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。 交流伺服的年需用量，2002年约2500台。 主要选用了纶茨、西门子、三洋、安川、日立等公司的产品。 1.5 现场总线技术的应用 纺织设备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。 1.6 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。 2 开发和生产纺织专用自动化装置的状况 2.1 梳棉机自调匀整装置 国产清梳联设备配用的高产梳棉机均带有自调匀整装置，大多数属于混合环控制，以检测喂入棉层的厚度，控制短片段不匀；采用喇叭口压力检测或采用凹凸罗拉、阶梯罗拉检测输出棉条的粗细，控制长片段不匀。两处检测到的信号，送入控制器经计算机运算，控制给棉罗拉的速度，达到自调匀整的目的。国内给棉罗拉调速多数采用变频控制，若要求提高控制精度可以用交流伺服控制。 国产梳棉机自调匀整装置经过多年的生产使用，已趋成熟，装置的年生产量已达1200套—1500套，供主机配套使用。 2.2 并条机自调匀整装置 国内并条机主要生产厂沈阳、天门、宝成厂均生产带有自调匀整的并条机，自调匀整装置由专业厂开发生产，也有主机厂自主开发的，目前成熟配套的装置主要为三种型号产品，由洛阳613研究所开发的BYD型、乌斯特公司的USC型和USG型。控制方式采用凹凸罗拉检测喂入棉条的粗细，经过计算机运算，控制交流伺服驱动器和电机，改变主牵伸的牵伸倍数，达到匀整的目的。 613研究所开发的BYD型自调匀整装置已为国产FA326、FA322、FA319型并条机配套，可适应并条机的最高速度800m/min，匀整最短片段为15mm，与不加匀整相比，条干CV值下降0.2～0.5个百分点，5米重不匀在0.4%～0.5%以下，已生产100多套供用户使用。 2.3 粗纱机的CCD张力检测、微调装置 在2002年国际纺机展上，国内天津纺机、无锡宏源、河北太行机械厂等六家厂商展出的粗纱机均配有CCD张力检测和微调装置，采用检测3个锭子的粗纱张力变化，输入计算机进行运算，控制卷绕电机速度微调，达到控制张力的目的。 国产CCD装置的生产由专业传感器厂生产或主机厂自制开发生产两种方式，目前多数生产厂是作为用户选用件。 2.4 细纱机的电子凸轮 新型数控细纱机除了锭子传动用变频调速，罗拉传动、集体落纱用交流伺服外，还采用了电子凸轮替代原机械凸轮。其原理为计算机控制交流伺服电机驱动钢令板升降运动。采用了电子凸轮技术后，改变了传统的纺纱成形工艺，可根据用户纺纱品种的要求，通过参数设置，任意改变纺纱成形，以满足新产品发展的需要。 2.5 异纤维自动检测装置和织物自动检验装置 纺织厂采用人工方法挑拣棉花中的异纤维和织物的疵点，这种传统的方法用工多，为了降低成本，开发自动化装置十分必要。在2002年国际纺机展上，展出了国产的异纤维检测装置(大连贵友科技有限公司)和织物自动检验装置(中国纺机集团宏大研究院)。这两项装置均采用摄像技术，影像信息经过计算机图像处理，能精确分辨出异纤大小和位置，或织物疵点的大小和位置，这项新技术的应用，填补了国内空白，当然这两项装置尚有一个完善过程，才能批量生产推向市场。 3 自动络筒机和无梭织机的机电一体化 3.1 自动络筒机的机电一体化 国产新一代的自动络筒机在2002年国际纺机展上展出，其特点是机电一体化水平有了进一步的提高，换管、大小吸嘴、自动捻接等各项动作均由单独电机传动，由电脑控制各种动作既方便又快捷，取消了齿轮、凸轮、连杆等机械传动，简化了机械结构，提高了机器的生产效率，降低了消耗。 槽筒传动采用无刷直流电机直接驱动，电机能耗降低30%，做到了电机温升低体积小。新一代机器的成本比老一代机器相对降低。希望新一代机器能尽早成熟，替代进口。 3.2 无梭织机的机电一体化技术现状 国产无梭织机的电控系统，除了一部分机器采用PLC和PCC组成的控制系统外，目前约有三分之二的主机采用以单片机为主组成的专用控制系统。自制的专用控制装置，成本低，但在可靠性方面因与元器件的质量、筛选老化、加工工艺等多种因素有关，要