新型纺织机械自动化技术应用对策

1、2005年8月25日1任广军无锡邦正自动化技术有限公司2005年8月2005年8月25日2内容提要内容提要国产纺机存在问题现代纺织技术特征新型纺机对自动化技术的基本要求 自动化技术应用思路纺机电气控制的基本类型自动化应用平台应用实践与思考2005年8月25日3引言引言技术背景变频技术的发展轨迹，反映国内电气控制与自动化技术依然依赖于国外的理论研究、制约于国外技术与产品的发展国内纺织机械制造水平依然落后欧美和日本。2005年8月25日42004年中国纺机市场销售情况年中国纺机市场销售情况43%7%50%销售总额：750亿人民币进口纺机国产内资国产外资2005年8月25日5 国产纺机问题所在国产纺

2、机问题所在水平不高，难于满足高档纺织品生产要求基础研究薄弱低位竞争，缺少或没有研发投入可靠性差，没有可靠性设计与可靠性试验生产率底，造成纺织企业用工高，增加了生产成本2005年8月25日6现代纺织技术的重要特征现代纺织技术的重要特征 设备高速化自动化工序连续化 国产纺机要实现优质、高产、连续化、稳定的可靠性，涉及的方面很多。先进的工艺技术、设计思想、机械加工、材料技术、控制技术、传动技术、检测技术、计算机技术、通讯技术，都缺一不可。2005年8月25日7新型纺机对自动化技术的基本要求新型纺机对自动化技术的基本要求 高产、高效 高产、高效、自动化的基础在于稳定性和可靠性稳定性表现在产品质量的稳定

3、可靠性表现在机器运转的可靠易操作可靠、稳定 新型纺织机械自动化有技术的应用思路从稳定性与可靠性两个方面展开2005年8月25日8 转杯纺纱机转杯纺纱机1965年由捷克VUB棉纺织 研究所研制成功，并在同 年捷克布尔诺国际纺机展 览会上公开展出了世界上 第一台KS-200型转杯纺纱 机，引起轰动，被视为纺 纱技术的一次革命。2005年8月25日9 可靠性问题可靠性问题采用市场公认可靠的元器件，并考虑安全裕量采用成熟已经大量应用的控制装置尽量使用同一个品牌的电器元件或装置构建系统重视电源、接地、屏蔽、接线、通风的设计尽量减少元器件的数量，简化系统的结构充分利用故障诊断技术，发挥人机界面的优势，自动

4、识别并实时监测运行中所有异常状态采用软件控制，取代复杂的机构运动合理使用控制算法，以简单的程序实现复杂的控制合理使用现场总线技术，减少繁琐的现场连线2005年8月25日10电磁兼容性问题（电磁兼容性问题（EMC）电磁兼容测试技术国外已经有60多年历史，国内直到90年代初才开始规划和推进电磁兼容标准的制订电子设备一方面受到周围环境的干扰，同时自身也产生电磁辐射影响周围设备电磁干扰产生的三个因素： 传导或辐射源、传播媒介、干扰接收器电磁兼容性要解决的问题： 减弱发射源信号电平 切断传播路径 提高受干扰设备的抗干扰能力电磁骚扰信号的传播： 以电流形式沿电源线或电缆传播 以辐射波的形式通过空间传播20

5、05年8月25日11 纺织机械电气控制的基本类型纺织机械电气控制的基本类型均匀性控制多单元电机协调（同步）控制多单元电机协调（同步）控制张力控制卷绕、成型控制过程量控制： 温度、压力、流量、化学量的控制2005年8月25日12LMH649LMH649还原皂洗机还原皂洗机 国内首创全数字控制方式 张力传感器替代松紧架 22个传动单元同步控制 流量、温度自动控制 采用PREMIUM PLC，FIP-IO现场总线、以太网。 生产线运行过程由工控机操作监控。 采用ATV58变频器，控制轧车、蒸洗、烘筒传动。 直接张力控制，同步稳定性高。 水流量、染液流量、PH值全部实现自动控制。 温度由PLC自动控制

6、。FIPIO BUS22台ATV5815回路流量控制PH值控制10回路温度控制2005年8月25日13精确捻度控制倍捻机精确捻度控制倍捻机MODBUS锭子传动卷绕传动锭子最高转速16000RPM卷绕最大速度80m/min特有的起动、停止控制程序可保证起停时的捻 度偏差小于千分之五。适合精纺羊毛和羊绒等高档产品的生产。捻度、捻向、锭速等参数通过文本显示器设定。MODBUS总线的应用降低了系统的成本。本系统已于2003年12月批量生产2005年8月25日14经编拷贝型整经机经编拷贝型整经机SERVOBEAMSPEEDS=ID6.0M=ID0.11C=ID1.0/ID1.1V=ID6.12005年8

7、月25日15 张力控制张力控制织物牵伸的张力控制采用松紧架的张力控制卷放机械的张力控制v2v1TST=ES（V1-V2）/V2T：张力（N）E：加工物的弹性模量S：加工物的截面积 卷放机械收卷放卷松紧架FA2005年8月25日16 BMA180BMA180卷染机卷染机30-150m/min200-600N恒线速恒张力运转自动平稳掉头 PLC采用TSX3722CPU，各种控制功能。 机器的整个运行过程由触摸屏操作监控。 采用变频器两台，完成卷绕及退卷功能。 光电编码器测速精度高，稳定度好。 自动地稳定在设定张力值范围内运行。CAN OPEN2005年8月25日17卷绕与成型控制卷绕与成型控制卷绕

8、成型 防叠控制三角波控制 防凸边（硬边）控制动程修正复杂机械机构的电子化 无铁炮粗纱机以电气取代铁炮变速机构 细纱机电子凸轮以电气取代凸轮控制机 构，实现钢领板升降控制2005年8月25日18 还原蒸箱的温度控制还原蒸箱的温度控制2005年8月25日19 恒温恒湿控制系统恒温恒湿控制系统2005年8月25日20自动化控制平台自动化控制平台可编程序控制器人机界面变频调速器伺服控制器现场总线与网络技术传感器电机控制对象研究2005年8月25日21可编程序控制器可编程序控制器新型纺织机械对PLC的要求环境适应能力：电源波动、高温、高湿、酸碱、粉尘快速性： 独立的快速处理子功能脉冲输入： 多路高速、脉

9、冲捕捉中断功能： 灵活、独立、多优先级通讯功能： 快速、数据量大、适宜车间联网与变频、伺服等装置具备方便可靠的接口能力以PLC为平台的、适宜分布控制的廉价低功能控制板有着广阔的前景2005年8月25日22人机界面人机界面新型纺织机械对人机界面的选择多级密码工艺配方支持一屏多机或一机多屏网络功能打印功能语言编程能力背光灯的寿命2005年8月25日23变频调速电源变频调速电源ATV71已经让变频器的功能发展到极至ATV71等新一代变频器的许多新功能原本 只有伺服系统才具备转矩控制功能的应用将使许多复杂的控制 问题迎刃而解变频器内置的PLC功能可能对分布式控制 的概念产生意想不到的结果变频器与现场总

10、线大量共存于车间，电气 工程师将不得不重视EMC技术的应用， 电抗器、电源滤波器将大量进入电控系统2005年8月25日24伺服驱动技术应用前景伺服驱动技术应用前景伺服驱动在纺机行业的应用前景：伺服控制对于纺织纤维或织物类的柔性材料加工具有天然的特征优势张力、卷绕、成型、条干均匀性、印染各个控制领域需要依靠伺服技术的应用提升产品的功能、性能几十到几百瓦小功率产品在纤维加工设备中市场潜力巨大对于常规应用，伺服技术的推广与普及并不很难伺服与变频可能会在一些应用场合发生重叠2005年8月25日25现场总线与网络通讯现场总线与网络通讯设备级控制总线的类型应根据不同的系统合理选择预留以太网接口，满足纺织车

11、间生产信息管理要求根据需要，设置远程维护与诊断接口2005年8月25日26关于传感器的遗憾关于传感器的遗憾传感器技术的落后仍然是制约电气自动化水平和电气系统成本的一大瓶颈张力、角度、位移、浓度、压力、流量等检测手段依然制约于国外产品，国内传感器技术的发展停滞不前纺织企业，特别是印染、化纤、无纺布行业，对过程量的自动化控制要求已经非比往昔，直接影响纺织品的质量和价格对于一精确控制要求的场合，由于检测手段的缺乏，使得国产机械无法与国外进口纺织机械竞争2005年8月25日27关心电机技术的发展关心电机技术的发展直流电机基本退出纺机市场异步电机由于价格低廉维护方便被广泛使用永磁同步电机异军突起，使用领

12、域不断扩大无刷直流电机大有取代异步电机市场的发展趋势电机与完成特殊功能的机械部件一体化设计成为高端纺织机械产品的一种趋势 例如：热辊，单锭传动假捻器2005年8月25日28控制对象研究控制对象研究熟悉工艺原理对于机械工程师和电气工程师同等重要熟悉其他行业，例如造纸、钢铁、印刷、包装行业的电气控制，有时产生意想不到的启迪熟悉计算机和现代的信息控制技术对于现代的电气工程师是必要的，但巩固和灵活运用传统的电气传动和自动控制系统的基本原理和方法也不应疏忽甚至放弃PLC技术不是万能的，它本质上只是提供我们一个开发应用的平台，可靠、稳定、高性能的系统是工艺、机械与电气设计的完美结合2005年8月25日29

13、纺织机械自动化应用实践纺织机械自动化应用实践 纺纱机械： 精梳机、倍捻机、气流纺、粗纱机织造准备机械： 松式整经机、经编拷贝型整经机染整机械： 退煮漂联合机、丝光机、皂洗机 还原气蒸机、热风打底机、卷染机化纤机械： 高速弹力丝机 熔融法氨纶纺丝机非织造布机械： 皮革基布针刺生产线工厂自动化： 恒温恒湿空调系统 车间生产信息监测系统配套产品：角度传感器、断纱传感器、无刷电机、变速同步电机、 专用控制器、协议转换适配器 2005年8月25日30 FA1268精梳机精梳机 350钳次/min 200-600N 锡林传动变频驱动 PLC采用MICRO3721。 全自动换筒操作。 采用ATV28变频器，

14、触摸屏设定运行钳次。 班产量计算显示由PLC自动实现。 制动由变频器控制，高速运行可平稳停车。 本机在2002年参加北京国际纺织机械展览MODBUS2005年8月25日31 G1211G1211型松式整经机型松式整经机300-1200m/min200-6000N准确的圆整度卷绕过程无断头高精度无交叉卷绕精确定长确保希望的卷绕密度 Premium PLC FipIO现场总线 ATV58F提高控制精度 10.4”彩色HMI 强大的运算功能 压力控制 密度控制FipIOATV58F本机在2002年参加北京国际纺织机械展览2005年8月25日32转杯纺纱机转杯纺纱机 达到国际先进控制技术的成功范例 现

15、代控制技术、先进机械加工手段与最新工艺技术的完美结合 PLC采用MICRO372自动控制集体生头停机不断头采用ATV58F变频器控制传动完整的数据采集与信息管理功能自主知识产权的机节控制器板，提供完美的接头质量现场总线机节控制转杯卷绕喂棉风机除杂2005年8月25日33氨伦纺丝生产线控制系统氨伦纺丝生产线控制系统上部HMIModBUSModBUS温度控制螺杆压力TSX3722TSX3721卷绕1#卷绕2#卷绕3#卷绕4#卷绕6#卷绕5#螺杆主泵添加剂泵纺丝泵上导丝辊下导丝辊油剂ETZETZ温度控制下部HMI压力检测上部PLC：控制螺杆、计量泵 温度、压力控制下部PLC：卷绕头控制通过以太网连接

16、车间监控中心该生产线于2003年10月投入使用2005年8月25日34高速弹力丝机（高速弹力丝机（DMG6-1000DMG6-1000）PLC采用TSX3722CPU机器的整个运行过程由触摸屏操作监控采用ATV58变频器通讯控制罗拉和假捻器传动多级动程修正功能选件：锭长锭重控制；张力控制温度控制本机于2004年10月试运行定长定重2005年8月25日35皮革基布针刺生产线皮革基布针刺生产线主PLC采用MICRO3722每台单机采用TWIDO PLC采用两层MODBUS网络， 提高系统的快速性每台单机的信息都可通过触摸屏 设定和显示单机、联机或与前道单元联合开机可选本系统已于2003年12月正常运行modbusmodbusmodbusmodbus2modbus2modbus2预刺机预刺机1#1#主刺机主刺机2#2#主