紡織機械電氣自動(dòng)化控制系統技術(shù)研究論文
摘 要：經(jīng)過(guò)幾十年科研工作者的努力，我國的紡織機械行業(yè)已經(jīng)取得了喜人的成就，基本能夠滿(mǎn)足紡織企業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構調整需求。但紡織機械的機電一體化、紡紗質(zhì)量的自動(dòng)化檢測、紡織工藝的合理性、紡織機械的適應性仍與國際先進(jìn)水平存在很大的差距，缺乏自主開(kāi)發(fā)的創(chuàng )新產(chǎn)品作為支撐。
關(guān)鍵詞：紡織機械；自動(dòng)化；控制系統
目前，我國紡織品的出口主要為低端產(chǎn)品。雖然我國紡織產(chǎn)品的生產(chǎn)總量已位居世界之首，但國內的紡織設備普遍比較落后，紡織業(yè)仍為勞動(dòng)密集型行業(yè)。如何使我國紡織業(yè)真正成為世界紡織行業(yè)的領(lǐng)頭羊，離不開(kāi)具有自主知識產(chǎn)權的高效自動(dòng)化紡織機械設備的支撐。隨著(zhù)最近貿易保護主義和國外技術(shù)的封鎖，我國紡織業(yè)的弱點(diǎn)暴露無(wú)疑。提高紡織設備的自動(dòng)化水平，必須走向自主開(kāi)發(fā)高端紡織機械的道路上來(lái)。
1. 紡織機械控制系統計算機語(yǔ)言的Web開(kāi)發(fā)
利用Web技術(shù)開(kāi)發(fā)紡織機械機電一體化控制系統是當前紡織機械的主流技術(shù)。Web技術(shù)的開(kāi)放性使其在自動(dòng)化控制系統中的應用越來(lái)越廣泛，Web技術(shù)正逐步取代傳統的開(kāi)發(fā)模式。Web技術(shù)開(kāi)發(fā)方法目前較為流行的是B/S體系結構模式。
(1) 構建樹(shù)形文本數據庫
采用W3C定制的XML數據交換標準作為應用系統開(kāi)發(fā)的數據描述方法，通過(guò)建立樹(shù)形模型描述數據文件，針對每一個(gè)應用模塊建立相應的樹(shù)，包括根(應用本身)、節點(diǎn)（程序、數據）、節點(diǎn)下的子節點(diǎn)(程序、數據所對應的單位)等等。
(2) 數據驅動(dòng)的開(kāi)發(fā)
W3C提供的DOM規范，是一種能夠訪(fǎng)問(wèn)和操縱XML文件的方法。它可以使XML成為與應用無(wú)關(guān)的跨平臺編程語(yǔ)言。在自動(dòng)化控制系統中采用DOM接口，利用XML和HTML文檔， 提供可靠、可擴展的數據開(kāi)發(fā)引擎。采用microsoft的DOM引擎實(shí)現DOM功能，是目前公認相當準確的一個(gè)。
(3) 控制系統的查詢(xún)語(yǔ)言
數據文件內容的查詢(xún)語(yǔ)言，一般采用XQL語(yǔ)言。XQL與SQL相似，但也有區別。由于XML存儲數據方式的不同，XML擁有SQL不能提供的同屬元素索引和綁定數目字段的操作。XQL可以實(shí)現一對一或一對多個(gè)XML文件的查詢(xún)，隨著(zhù)DOM查詢(xún)引擎的不斷完善，DOM將是搜索XML文件的有效方法。
2. 紡織機械自動(dòng)化控制系統的設計方案
(1) 紡織機械自動(dòng)化控制系統的軟件設計方案
紡織機械自動(dòng)化控制系統軟件由PLC主程序和伺服控制器程序兩部分組成，包括通訊發(fā)送程序、通訊接受程序、通訊中斷程序、定時(shí)中斷程序等。利用軟件實(shí)現電機的高頻率倒順運轉，并通過(guò)控制電機的位置關(guān)系保證紡織產(chǎn)品的質(zhì)量，同時(shí)還需考慮各種生產(chǎn)過(guò)程中可能出現的停車(chē)和啟動(dòng)的特殊條件。變頻器主要是通過(guò)構件的內部功能模塊完成測取主電機的信號、控制自身變速運轉功能。
(2) 紡織機械自動(dòng)化控制系統的硬件設計方案
整個(gè)控制系統的硬件采用電機數控技術(shù)，利用伺服控制器、伺服電機、編碼器組成計算機控制系統，通過(guò)PLC協(xié)調各驅動(dòng)部件間的同步運轉，從而將傳動(dòng)系統簡(jiǎn)化到了最低限度，間接消除了因機械原因引起的停車(chē)故障，提高了整機運轉的可靠性和工作效率，也使生產(chǎn)效率得到相應的提高。
多電機傳動(dòng)系統的紡織機械控制系統通過(guò)各個(gè)邏輯器件之間的串行通訊端口，以及伺服控制器的數字頻率信號的輸入、輸出接口，使各伺服控制器之間利用數頻線(xiàn)逐級相連，從而保證了數據傳輸的精確度和可靠性。多電機傳動(dòng)控制系統由人機交換界面、PLC模塊、變頻器、伺服控制器和其他輔助器件組成：
控制對象：多電機控制系統中的電機組，通常為為三相異步電動(dòng)機和交流伺服電機。
a. 主電機采用變頻電機傳動(dòng)，工作軸上安裝編碼器；
b. 伺服電機控制工作軸完成逆順轉動(dòng)作；同時(shí)，伺服電機所帶編碼器應保證與主電機的同步；
(3) 紡織機械自動(dòng)化控制系統原理
主電機帶動(dòng)工作軸，工作軸的主編碼器產(chǎn)生信號，并作為伺服電機的控制信號，伺服控制器接收到信號后，傳輸給伺服電機，伺服電機經(jīng)編碼器得到反饋信號，形成閉環(huán)控制，從而實(shí)現紡織機械的自動(dòng)化運轉。整個(gè)紡織機械的工作部件都以鏈接主編碼器的工作軸作為參考，主編碼器的工作信號作為控制其他工作軸的參考信號。伺服控制器、主電機變頻器通過(guò)內部總線(xiàn)連接，利用總線(xiàn)傳輸主編碼器的工作信號。整機系統產(chǎn)品的檢測部分由PLC模塊完成，包括安裝的行程開(kāi)關(guān)，光電開(kāi)關(guān)等等。而系統的運行狀況就可以通過(guò)人機交換界面的進(jìn)行顯示，對存在故障的參數進(jìn)行相應的調整。
圖1. 紡織機械自動(dòng)化控制系統簡(jiǎn)圖
3. 開(kāi)發(fā)紡織機械機電一體化技術(shù)的難點(diǎn)
(1) 紡織機械的快速反應技術(shù)
設計紡織機械運動(dòng)構件時(shí)，如何做到運動(dòng)構件的快速反應，是實(shí)現紡織業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的核心技術(shù)。如某精梳工藝的錫林最高速度達到500多鉗次/分鐘，即要求分離羅拉和鉗板擺軸的伺服電機能夠滿(mǎn)足每秒超過(guò)8.5次的逆順轉次數，錫林軸的回轉保持同步和連續生產(chǎn)的情況下不發(fā)熱的技術(shù)指標。
(2) 紡織機械的同步運轉技術(shù)
保證運動(dòng)部件快速反應的同時(shí)，還需保證運動(dòng)部件與伺服電機的同步。如精梳機分離羅拉與鉗板擺軸運動(dòng)規律，要求伺服電機依據編碼器和PLC控制程序按照分離羅拉與鉗板擺軸的運動(dòng)規律保證主電機同步。精梳機的分離羅拉技術(shù)要求是保證每鉗次輸出長(cháng)度為26.482mm。伺服電機必須滿(mǎn)足與錫林變頻電機同步的要求。
結語(yǔ)
使我國紡織業(yè)真正成為世界紡織行業(yè)的領(lǐng)頭羊，還有很多的路要走。由于國內企業(yè)使用的控制系統主要為西門(mén)子產(chǎn)品，且由西門(mén)子產(chǎn)品進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)的紡織機電一體化產(chǎn)品也取得了一定成果。
參考文獻：
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