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  • 机电一体化技术在纺织机械中的应用研究

    步入新时代以来,我国各行业坚持以技术创新引领市场,纺织机械的机电一体化技术创新应用成为了重要的发展方向。新一代纺织机械与传统机械相比,其结构简易但功能以及性能都有大幅度的改善和提升,在追求无噪声作业环境中进一步提升了生产效率与质量。

    1 纺织机械中的机电一体化技术应用特点

    1.1 机械操作自动化

    图1为一种典型的单锭单电动机驱动式自动络筒机控制系统的原理示意图,高速运转的槽筒的运动以及刹车状态由无刷直流电动机控制,整个机械设备设定有60部无刷直流电动机。单锭的接头部所完成的筒纱吸咀、管纱吸咀、换管、接头等动作均由机械中的步进电机实施无时差驱动完成精确定位,整个机械设备设定有240部步进电机。此络筒机在单锭位置均装设了CPU控制单元,经过CPU中的集成编码解析可直接对单锭的接头工作流程进行有效的自动控制。所有的CPU将接入到企业的工业计算机IPC,计算机与各CPU之间的控制采用CAN现场总线控制方式,操作人员利用触摸屏就可及时准确了解到单锭运转速度、筒纱与管纱的进线张力、纱线质量等情况,同时通过整个计算机系统的运行,可实时收集统计不同运行数据并对必要的工艺参数进行适度微调。

    可见,纺织机械在机电一体化技术应用下,机械操作从传统的人工操作转变为了自动化操作,大大提升了生产效率。因此,机械操作自动化是纺织机械机电一体化技术应用的主要特点。

    1.2 机械调速变频化

    多年来,很多纺织企业都在工业机械升级改造上应用了交流异步电机变频技术或交流伺服电机控制技术。不同的纺织企业在选择纺织机械的变频调速技术应用方案方面有所区别,如一些企业考虑到如针织、染整等产品工艺对速度调节的精准性要求不高,则会在针织、染整等机械中使用通用变频器开环控制异步电机的方式完成变频调速。而对于整经、浆纱、热定型等产品工艺对调速有较高较严格要求的,则会在机械的机电一体化改造中,使用以带速度反馈的矢量变频控制异步电机闭环来实现变频调速。从技术角度看,这种变频调速所要求的电路复杂且整体成本偏高,然而能够换来理想的调速优越性。

    1.3 机械控制智能化

    从现阶段看,纺织企业在生产环节都希望提升智能化控制的水平与效率,而PLC可编程控制器成为热门选择。通过PLC技术的快速发展和应用,纺织机械的整个控制系统在性能上将更加可靠和耐用,降低了故障风险与能量损耗;在功能上将更加完善和强大,控制系统体积虽在减小,但可精准控制纺织机械各部件转速,并能灵敏定位目标部件的位置,而且在PLC逻辑程序指令驱动下,可严格按照目标工艺曲线要求来控制不同部件的作业轨迹,并能持续长时间稳定实施全工序全过程控制。值得注意的是,PLC还可积极参与到纺织机械的变频调速技术优化中,从而积极改善或是大力解决纺织机械的同步或比例性同步的调速问题,也可解决技术要求更高的恒张力恒线速调速等问题。图2所展示的是利用恒张力完成织物卷绕的纺织机械变频装置控制原理图。


         纺织机械通过织轴卷绕控制,在持续输出的恒张力作用下,织轴上可不断卷绕好批量的纱片或其他织物,最终可保障织造生产使用。在变频装置中,织轴将设定好初始线速度V,而装设于车头位置的张力传感器将检测到恒张力设定值F,并将传感信号与织轴线速度一同传送至卷经控制计算器,经过必要的逻辑算法演算,得到织轴卷绕直径取值,并由该值调控织轴卷绕变频器将适当的频率区间定值进行输出,从而最终对电动机转速进行调节并确保织轴卷绕速度处于一定的恒定取值区间。在张力传感器不断监测恒张力的过程中,实时测得的张力信号反馈值在与恒张力设定值作比较后,经过张力调节器的功能控制后输出ΔV,作为恒张力经调节输出后的线速度校正值,从而对线速度实施微调,确保织轴卷绕作用力的恒定。

    2 提升机电一体化技术应用优势的合理建议

    2.1 专注于搞好自主研发

    总结现阶段纺织机械的发展现状,对于已经取得的研究经验和工业应用实践成果,要能够建立必要的专家智囊库以及信息资源库,积极整合技术优势,保留我国纺织行业已经在化学纤维提升等方面的技术,作为在其他领域不断拓展的关键技术。

    要善于借鉴和学习在纺织行业发展领先且在纺织机械技术上处于世界前列的国家和地区的先进经验,找到符合国内需求的机电一体化技术,经过必要的改造、优化后,以期能够在纺织机械上成功应用。

    企业应组建专业实验研发团队,不断对机电一体化核心技术和关键技术开展创新研究,努力打破原有思路,更进一步提升我国纺织机械的机电一体化技术水平。

    2.2 致力于扩大出口交流

    随着机电一体化技术在纺织机械中的应用范围和应用效果不断扩大,我国的纺织行业要树立更新更强的品牌意识,要生产制造出带有明确技术创新性的纺织机械。纺织企业要建立相对客观的企业发展目标,要积极面向海外市场,将与纺织产品相关的产品设计成配套化的系列产品后进行出口,企业要在开拓海外市场、扩大海外贸易的过程中不断积累经验,在市场竞争中灵活运用管理、营销、贸易等各种战略理论,迅速成长为骨干企业,并在与其他实力强劲的企业的合作对话中就纺织机械的机电一体化技术等关键性问题进行交流,在交流中形成新的技术灵感与思路;还可积极建设纺织机械机电一体化应用服务综合性网站,在网站中分享技术研究成果,或是就某些前沿科技问题展开探索性的交流和讨论,以推动纺织机械的机电一体化应用水平得到更大提高。

    2.3 立足于培养专业人才

    无论是机电一体化技术研发,还是装配机电一体化技术的纺织机械操作应用,都需要有专业的技术人才参与。人才培养质量的高低是影响机电一体化技术在纺织机械中的应用水平高低的关键因素。我国应有序组织并持续扩大组建与纺织机械技术改造和应用相关的专业型培训机构,也可以努力在各大高校或高职院校的纺织等专业中灵活调整课程设置,积极以纺织机械的机电一体化应用作为专业需求加强人才培养,有针对性地培养人才。

    3 结语

    纺织机械的机电一体化应用将提升纺织行业的生产效率与质量,是科技发展推动行业发展的体现。如今纺织机械中的机电一体化技术应用体现出鲜明的机械操作自动化、机械调速变频化、机械控制智能化等特点,未来应专注于搞好自主研发、致力于扩大出口交流、立足于培养专业人才,进一步提升机电一体化技术应用优势。本文转自中国知网,如有侵权请联系删除

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