紡織機械電氣自動化控制系統技術研究論文
摘 要：經過幾十年科研工作者的努力，我國的紡織機械行業已經取得了喜人的成就，基本能夠滿足紡織企業的產業結構調整需求。但紡織機械的機電一體化、紡紗質量的自動化檢測、紡織工藝的合理性、紡織機械的適應性仍與國際先進水平存在很大的差距，缺乏自主開發的創新產品作為支撐。
關鍵詞：紡織機械；自動化；控制系統
目前，我國紡織品的出口主要為低端產品。雖然我國紡織產品的生產總量已位居世界之首，但國內的紡織設備普遍比較落后，紡織業仍為勞動密集型行業。如何使我國紡織業真正成為世界紡織行業的領頭羊，離不開具有自主知識產權的高效自動化紡織機械設備的支撐。隨著最近貿易保護主義和國外技術的封鎖，我國紡織業的弱點暴露無疑。提高紡織設備的自動化水平，必須走向自主開發高端紡織機械的道路上來。
1. 紡織機械控制系統計算機語言的Web開發
利用Web技術開發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。Web技術的開放性使其在自動化控制系統中的應用越來越廣泛，Web技術正逐步取代傳統的開發模式。Web技術開發方法目前較為流行的是B/S體系結構模式。
(1) 構建樹形文本數據庫
采用W3C定制的XML數據交換標準作為應用系統開發的數據描述方法，通過建立樹形模型描述數據文件，針對每一個應用模塊建立相應的樹，包括根(應用本身)、節點（程序、數據）、節點下的子節點(程序、數據所對應的單位)等等。
(2) 數據驅動的開發
W3C提供的DOM規范，是一種能夠訪問和操縱XML文件的方法。它可以使XML成為與應用無關的跨平臺編程語言。在自動化控制系統中采用DOM接口，利用XML和HTML文檔， 提供可靠、可擴展的數據開發引擎。采用microsoft的DOM引擎實現DOM功能，是目前公認相當準確的一個。
(3) 控制系統的查詢語言
數據文件內容的查詢語言，一般采用XQL語言。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可以實現一對一或一對多個XML文件的查詢，隨著DOM查詢引擎的不斷完善，DOM將是搜索XML文件的有效方法。
2. 紡織機械自動化控制系統的設計方案
(1) 紡織機械自動化控制系統的軟件設計方案
紡織機械自動化控制系統軟件由PLC主程序和伺服控制器程序兩部分組成，包括通訊發送程序、通訊接受程序、通訊中斷程序、定時中斷程序等。利用軟件實現電機的高頻率倒順運轉，并通過控制電機的位置關系保證紡織產品的質量，同時還需考慮各種生產過程中可能出現的停車和啟動的特殊條件。變頻器主要是通過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) 紡織機械自動化控制系統的硬件設計方案
整個控制系統的硬件采用電機數控技術，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PLC協調各驅動部件間的同步運轉，從而將傳動系統簡化到了最低限度，間接消除了因機械原因引起的停車故障，提高了整機運轉的可靠性和工作效率，也使生產效率得到相應的提高。
多電機傳動系統的紡織機械控制系統通過各個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機和交流伺服電機。
a. 主電機采用變頻電機傳動，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作；同時，伺服電機所帶編碼器應保證與主電機的同步；
(3) 紡織機械自動化控制系統原理
主電機帶動工作軸，工作軸的主編碼器產生信號，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，伺服電機經編碼器得到反饋信號，形成閉環控制，從而實現紡織機械的自動化運轉。整個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、主電機變頻器通過內部總線連接，利用總線傳輸主編碼器的工作信號。整機系統產品的檢測部分由PLC模塊完成，包括安裝的行程開關，光電開關等等。而系統的運行狀況就可以通過人機交換界面的進行顯示，對存在故障的參數進行相應的調整。
圖1. 紡織機械自動化控制系統簡圖
3. 開發紡織機械機電一體化技術的難點
(1) 紡織機械的快速反應技術
設計紡織機械運動構件時，如何做到運動構件的快速反應，是實現紡織業自動化生產的核心技術。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足每秒超過8.5次的逆順轉次數，錫林軸的回轉保持同步和連續生產的情況下不發熱的技術指標。
(2) 紡織機械的同步運轉技術
保證運動部件快速反應的同時，還需保證運動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規律保證主電機同步。精梳機的分離羅拉技術要求是保證每鉗次輸出長度為26.482mm。伺服電機必須滿足與錫林變頻電機同步的要求。
結語
使我國紡織業真正成為世界紡織行業的領頭羊，還有很多的路要走。由于國內企業使用的控制系統主要為西門子產品，且由西門子產品進行二次開發的紡織機電一體化產品也取得了一定成果。
參考文獻：
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