新型紡織機械自動化技術應用對策

1、2005年8月25日1任廣軍無錫邦正自動化技術有限公司2005年8月2005年8月25日2內(nèi)容提要內(nèi)容提要國產(chǎn)紡機存在問題現(xiàn)代紡織技術特征新型紡機對自動化技術的基本要求 自動化技術應用思路紡機電氣控制的基本類型自動化應用平臺應用實踐與思考2005年8月25日3引言引言技術背景變頻技術的發(fā)展軌跡，反映國內(nèi)電氣控制與自動化技術依然依賴于國外的理論研究、制約于國外技術與產(chǎn)品的發(fā)展國內(nèi)紡織機械制造水平依然落后歐美和日本。2005年8月25日42004年中國紡機市場銷售情況年中國紡機市場銷售情況43%7%50%銷售總額：750億人民幣進口紡機國產(chǎn)內(nèi)資國產(chǎn)外資2005年8月25日5 國產(chǎn)紡機問題所在國產(chǎn)紡

2、機問題所在水平不高，難于滿足高檔紡織品生產(chǎn)要求基礎研究薄弱低位競爭，缺少或沒有研發(fā)投入可靠性差，沒有可靠性設計與可靠性試驗生產(chǎn)率底，造成紡織企業(yè)用工高，增加了生產(chǎn)成本2005年8月25日6現(xiàn)代紡織技術的重要特征現(xiàn)代紡織技術的重要特征 設備高速化自動化工序連續(xù)化 國產(chǎn)紡機要實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、連續(xù)化、穩(wěn)定的可靠性，涉及的方面很多。先進的工藝技術、設計思想、機械加工、材料技術、控制技術、傳動技術、檢測技術、計算機技術、通訊技術，都缺一不可。2005年8月25日7新型紡機對自動化技術的基本要求新型紡機對自動化技術的基本要求 高產(chǎn)、高效 高產(chǎn)、高效、自動化的基礎在于穩(wěn)定性和可靠性穩(wěn)定性表現(xiàn)在產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定

3、可靠性表現(xiàn)在機器運轉(zhuǎn)的可靠易操作可靠、穩(wěn)定 新型紡織機械自動化有技術的應用思路從穩(wěn)定性與可靠性兩個方面展開2005年8月25日8 轉(zhuǎn)杯紡紗機轉(zhuǎn)杯紡紗機1965年由捷克VUB棉紡織 研究所研制成功，并在同 年捷克布爾諾國際紡機展 覽會上公開展出了世界上 第一臺KS-200型轉(zhuǎn)杯紡紗 機，引起轟動，被視為紡 紗技術的一次革命。2005年8月25日9 可靠性問題可靠性問題采用市場公認可靠的元器件，并考慮安全裕量采用成熟已經(jīng)大量應用的控制裝置盡量使用同一個品牌的電器元件或裝置構(gòu)建系統(tǒng)重視電源、接地、屏蔽、接線、通風的設計盡量減少元器件的數(shù)量，簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)充分利用故障診斷技術，發(fā)揮人機界面的優(yōu)勢，自動

4、識別并實時監(jiān)測運行中所有異常狀態(tài)采用軟件控制，取代復雜的機構(gòu)運動合理使用控制算法，以簡單的程序?qū)崿F(xiàn)復雜的控制合理使用現(xiàn)場總線技術，減少繁瑣的現(xiàn)場連線2005年8月25日10電磁兼容性問題（電磁兼容性問題（EMC）電磁兼容測試技術國外已經(jīng)有60多年歷史，國內(nèi)直到90年代初才開始規(guī)劃和推進電磁兼容標準的制訂電子設備一方面受到周圍環(huán)境的干擾，同時自身也產(chǎn)生電磁輻射影響周圍設備電磁干擾產(chǎn)生的三個因素： 傳導或輻射源、傳播媒介、干擾接收器電磁兼容性要解決的問題： 減弱發(fā)射源信號電平 切斷傳播路徑 提高受干擾設備的抗干擾能力電磁騷擾信號的傳播： 以電流形式沿電源線或電纜傳播 以輻射波的形式通過空間傳播20

5、05年8月25日11 紡織機械電氣控制的基本類型紡織機械電氣控制的基本類型均勻性控制多單元電機協(xié)調(diào)（同步）控制多單元電機協(xié)調(diào)（同步）控制張力控制卷繞、成型控制過程量控制： 溫度、壓力、流量、化學量的控制2005年8月25日12LMH649LMH649還原皂洗機還原皂洗機 國內(nèi)首創(chuàng)全數(shù)字控制方式 張力傳感器替代松緊架 22個傳動單元同步控制 流量、溫度自動控制 采用PREMIUM PLC，F(xiàn)IP-IO現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)。 生產(chǎn)線運行過程由工控機操作監(jiān)控。 采用ATV58變頻器，控制軋車、蒸洗、烘筒傳動。 直接張力控制，同步穩(wěn)定性高。 水流量、染液流量、PH值全部實現(xiàn)自動控制。 溫度由PLC自動控制

6、。FIPIO BUS22臺ATV5815回路流量控制PH值控制10回路溫度控制2005年8月25日13精確捻度控制倍捻機精確捻度控制倍捻機MODBUS錠子傳動卷繞傳動錠子最高轉(zhuǎn)速16000RPM卷繞最大速度80m/min特有的起動、停止控制程序可保證起停時的捻 度偏差小于千分之五。適合精紡羊毛和羊絨等高檔產(chǎn)品的生產(chǎn)。捻度、捻向、錠速等參數(shù)通過文本顯示器設定。MODBUS總線的應用降低了系統(tǒng)的成本。本系統(tǒng)已于2003年12月批量生產(chǎn)2005年8月25日14經(jīng)編拷貝型整經(jīng)機經(jīng)編拷貝型整經(jīng)機SERVOBEAMSPEEDS=ID6.0M=ID0.11C=ID1.0/ID1.1V=ID6.12005年8

7、月25日15 張力控制張力控制織物牽伸的張力控制采用松緊架的張力控制卷放機械的張力控制v2v1TST=ES（V1-V2）/V2T：張力（N）E：加工物的彈性模量S：加工物的截面積 卷放機械收卷放卷松緊架FA2005年8月25日16 BMA180BMA180卷染機卷染機30-150m/min200-600N恒線速恒張力運轉(zhuǎn)自動平穩(wěn)掉頭 PLC采用TSX3722CPU，各種控制功能。 機器的整個運行過程由觸摸屏操作監(jiān)控。 采用變頻器兩臺，完成卷繞及退卷功能。 光電編碼器測速精度高，穩(wěn)定度好。 自動地穩(wěn)定在設定張力值范圍內(nèi)運行。CAN OPEN2005年8月25日17卷繞與成型控制卷繞與成型控制卷繞

8、成型 防疊控制三角波控制 防凸邊（硬邊）控制動程修正復雜機械機構(gòu)的電子化 無鐵炮粗紗機以電氣取代鐵炮變速機構(gòu) 細紗機電子凸輪以電氣取代凸輪控制機 構(gòu)，實現(xiàn)鋼領板升降控制2005年8月25日18 還原蒸箱的溫度控制還原蒸箱的溫度控制2005年8月25日19 恒溫恒濕控制系統(tǒng)恒溫恒濕控制系統(tǒng)2005年8月25日20自動化控制平臺自動化控制平臺可編程序控制器人機界面變頻調(diào)速器伺服控制器現(xiàn)場總線與網(wǎng)絡技術傳感器電機控制對象研究2005年8月25日21可編程序控制器可編程序控制器新型紡織機械對PLC的要求環(huán)境適應能力：電源波動、高溫、高濕、酸堿、粉塵快速性： 獨立的快速處理子功能脈沖輸入： 多路高速、脈

9、沖捕捉中斷功能： 靈活、獨立、多優(yōu)先級通訊功能： 快速、數(shù)據(jù)量大、適宜車間聯(lián)網(wǎng)與變頻、伺服等裝置具備方便可靠的接口能力以PLC為平臺的、適宜分布控制的廉價低功能控制板有著廣闊的前景2005年8月25日22人機界面人機界面新型紡織機械對人機界面的選擇多級密碼工藝配方支持一屏多機或一機多屏網(wǎng)絡功能打印功能語言編程能力背光燈的壽命2005年8月25日23變頻調(diào)速電源變頻調(diào)速電源ATV71已經(jīng)讓變頻器的功能發(fā)展到極至ATV71等新一代變頻器的許多新功能原本 只有伺服系統(tǒng)才具備轉(zhuǎn)矩控制功能的應用將使許多復雜的控制 問題迎刃而解變頻器內(nèi)置的PLC功能可能對分布式控制 的概念產(chǎn)生意想不到的結(jié)果變頻器與現(xiàn)場總

10、線大量共存于車間，電氣 工程師將不得不重視EMC技術的應用， 電抗器、電源濾波器將大量進入電控系統(tǒng)2005年8月25日24伺服驅(qū)動技術應用前景伺服驅(qū)動技術應用前景伺服驅(qū)動在紡機行業(yè)的應用前景：伺服控制對于紡織纖維或織物類的柔性材料加工具有天然的特征優(yōu)勢張力、卷繞、成型、條干均勻性、印染各個控制領域需要依靠伺服技術的應用提升產(chǎn)品的功能、性能幾十到幾百瓦小功率產(chǎn)品在纖維加工設備中市場潛力巨大對于常規(guī)應用，伺服技術的推廣與普及并不很難伺服與變頻可能會在一些應用場合發(fā)生重疊2005年8月25日25現(xiàn)場總線與網(wǎng)絡通訊現(xiàn)場總線與網(wǎng)絡通訊設備級控制總線的類型應根據(jù)不同的系統(tǒng)合理選擇預留以太網(wǎng)接口，滿足紡織車

11、間生產(chǎn)信息管理要求根據(jù)需要，設置遠程維護與診斷接口2005年8月25日26關于傳感器的遺憾關于傳感器的遺憾傳感器技術的落后仍然是制約電氣自動化水平和電氣系統(tǒng)成本的一大瓶頸張力、角度、位移、濃度、壓力、流量等檢測手段依然制約于國外產(chǎn)品，國內(nèi)傳感器技術的發(fā)展停滯不前紡織企業(yè)，特別是印染、化纖、無紡布行業(yè)，對過程量的自動化控制要求已經(jīng)非比往昔，直接影響紡織品的質(zhì)量和價格對于一精確控制要求的場合，由于檢測手段的缺乏，使得國產(chǎn)機械無法與國外進口紡織機械競爭2005年8月25日27關心電機技術的發(fā)展關心電機技術的發(fā)展直流電機基本退出紡機市場異步電機由于價格低廉維護方便被廣泛使用永磁同步電機異軍突起，使用領

12、域不斷擴大無刷直流電機大有取代異步電機市場的發(fā)展趨勢電機與完成特殊功能的機械部件一體化設計成為高端紡織機械產(chǎn)品的一種趨勢 例如：熱輥，單錠傳動假捻器2005年8月25日28控制對象研究控制對象研究熟悉工藝原理對于機械工程師和電氣工程師同等重要熟悉其他行業(yè)，例如造紙、鋼鐵、印刷、包裝行業(yè)的電氣控制，有時產(chǎn)生意想不到的啟迪熟悉計算機和現(xiàn)代的信息控制技術對于現(xiàn)代的電氣工程師是必要的，但鞏固和靈活運用傳統(tǒng)的電氣傳動和自動控制系統(tǒng)的基本原理和方法也不應疏忽甚至放棄PLC技術不是萬能的，它本質(zhì)上只是提供我們一個開發(fā)應用的平臺，可靠、穩(wěn)定、高性能的系統(tǒng)是工藝、機械與電氣設計的完美結(jié)合2005年8月25日29

13、紡織機械自動化應用實踐紡織機械自動化應用實踐 紡紗機械： 精梳機、倍捻機、氣流紡、粗紗機織造準備機械： 松式整經(jīng)機、經(jīng)編拷貝型整經(jīng)機染整機械： 退煮漂聯(lián)合機、絲光機、皂洗機 還原氣蒸機、熱風打底機、卷染機化纖機械： 高速彈力絲機 熔融法氨綸紡絲機非織造布機械： 皮革基布針刺生產(chǎn)線工廠自動化： 恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng) 車間生產(chǎn)信息監(jiān)測系統(tǒng)配套產(chǎn)品：角度傳感器、斷紗傳感器、無刷電機、變速同步電機、 專用控制器、協(xié)議轉(zhuǎn)換適配器 2005年8月25日30 FA1268精梳機精梳機 350鉗次/min 200-600N 錫林傳動變頻驅(qū)動 PLC采用MICRO3721。 全自動換筒操作。 采用ATV28變頻器，

14、觸摸屏設定運行鉗次。 班產(chǎn)量計算顯示由PLC自動實現(xiàn)。 制動由變頻器控制，高速運行可平穩(wěn)停車。 本機在2002年參加北京國際紡織機械展覽MODBUS2005年8月25日31 G1211G1211型松式整經(jīng)機型松式整經(jīng)機300-1200m/min200-6000N準確的圓整度卷繞過程無斷頭高精度無交叉卷繞精確定長確保希望的卷繞密度 Premium PLC FipIO現(xiàn)場總線 ATV58F提高控制精度 10.4”彩色HMI 強大的運算功能 壓力控制 密度控制FipIOATV58F本機在2002年參加北京國際紡織機械展覽2005年8月25日32轉(zhuǎn)杯紡紗機轉(zhuǎn)杯紡紗機 達到國際先進控制技術的成功范例 現(xiàn)

15、代控制技術、先進機械加工手段與最新工藝技術的完美結(jié)合 PLC采用MICRO372自動控制集體生頭停機不斷頭采用ATV58F變頻器控制傳動完整的數(shù)據(jù)采集與信息管理功能自主知識產(chǎn)權的機節(jié)控制器板，提供完美的接頭質(zhì)量現(xiàn)場總線機節(jié)控制轉(zhuǎn)杯卷繞喂棉風機除雜2005年8月25日33氨倫紡絲生產(chǎn)線控制系統(tǒng)氨倫紡絲生產(chǎn)線控制系統(tǒng)上部HMIModBUSModBUS溫度控制螺桿壓力TSX3722TSX3721卷繞1#卷繞2#卷繞3#卷繞4#卷繞6#卷繞5#螺桿主泵添加劑泵紡絲泵上導絲輥下導絲輥油劑ETZETZ溫度控制下部HMI壓力檢測上部PLC：控制螺桿、計量泵 溫度、壓力控制下部PLC：卷繞頭控制通過以太網(wǎng)連接

16、車間監(jiān)控中心該生產(chǎn)線于2003年10月投入使用2005年8月25日34高速彈力絲機（高速彈力絲機（DMG6-1000DMG6-1000）PLC采用TSX3722CPU機器的整個運行過程由觸摸屏操作監(jiān)控采用ATV58變頻器通訊控制羅拉和假捻器傳動多級動程修正功能選件：錠長錠重控制；張力控制溫度控制本機于2004年10月試運行定長定重2005年8月25日35皮革基布針刺生產(chǎn)線皮革基布針刺生產(chǎn)線主PLC采用MICRO3722每臺單機采用TWIDO PLC采用兩層MODBUS網(wǎng)絡， 提高系統(tǒng)的快速性每臺單機的信息都可通過觸摸屏 設定和顯示單機、聯(lián)機或與前道單元聯(lián)合開機可選本系統(tǒng)已于2003年12月正常運行modbusmodbusmodbusmodbus2modbus2modbus2預刺機預刺機1#1#主刺機主刺機2#2#主