试析纺织设备应用教学中如何掌握机电一体化

当前,纺织设备的研制开发,正朝着高速化、自动化、连续化短程化、智能化的方向发展.微电子技术和机械动作的有机结合,使纺织设备重点向三高(高质、高速、高效)发展.机电一体化的实现,使纺织设备的自动化程度和连续化程度明显提高.就此,谈谈在纺织设备应用教学中,如何指导学生掌握机电一体化技能.

一、引导学生了解我国纺织设备机电一体化发展的特点

1、普及了交流变频调速技术近年来各企业推出的纺织设备新产品积极地推广应用交流异步电机变频调速技术,某些特殊要求的还应用了交流伺服电机控制技术.用于纺织机械设备的变频调速控制系统的调速方案主要有以下三种.

1)通用变频器开环控制异步电机变频调速.此方案适用于对调速精度要求不是很高(2％一5％)、调速范围不大(10：1以内)的各种纺机设备,如针织机械和部分染整机械等.

2)无速度传感器的矢量变频器控制异步电机变频调速.此方案工作可靠性好,适用于要求调速精度为0．5％一1．0％、调速范围在20：l以内的大部分纺织设备.

3)带速度反馈的矢量变频控制异步电机闭环变频调速.此方案电路调速性能好,可从零转速起进行恒转矩速度控制,具有良好的动特性,适用于对调速性能要求高的纺机设备,如整经、浆纱、热定形和化纤机械等.

2、推广了智能化控制技术各种纺织机械设备普遍采用了PLC可编程控制器或IPC工控机等具有智能控制功能的控制器,这样可方便地实现：(1)各电机速度的准确控制、同步协调运转或位置的准确跟踪,如浆纱机、分条整经机、涤纶后处理机等；(2)按设定或生产要求的工艺曲线控制各机件的运动,如粗钞机等；(3)按设定或生产要求的操作程序完成加工全过程的控制,如清梳联台机卷轧染机等；(4)网络通讯.　利用PLC不仅能实现一般的逻辑控制,还具备包括模拟量在内的数值处理和网络通信等功能,并可通过网络构成分布式系统,完成各种复杂的控制要求.

3、数显应用普遍各种纺机设备普遍采用了数显,如各种数显仪表、人机界面和触摸屏等.前者一般是显示单一参数或少数几个参数.而后者,一般则显示多参数或图形并带有智能功能,实现人机对话,可以曲线或图表形式显示工艺参数的历史值和当今值或状态显示.人机界面可设文本操作面板、图形操作员面板和触摸屏等,可与PLC配套使用,有的还支持现场总线协议.

4、传感检测技术应用加速了自动化程度随着纺织设备自动化程度的不断提高,传感器的使用量越来越大.通用常规参数例如温度、速度、长度、张力等的检测技术较成熟.如FL100型粗纱机,为了精确控制粗纱的最佳卷绕张力,该机使用CCD摄像传感器,能够以0．1mm的精度检测粗纱的悬垂度,大大提高了粗纱张力调节精度.速度的精确检测或者位移的精密测量应用光电编码器可得到满意的解决.

二、指导学生掌握机电一体化技术在纺织设备中的应用

1、在租纱机的应用新型粗纱机采用机电一体化技术,使复杂的机械传动系统大大简化,多电动机分部传动使防细节功能更可靠,控制器和执行期的功能更加先进,控制精度更高.采用触摸屏人机界面使系统控制更易于实时修改和设定.

如国产的FA491型粗纱机由工控机控制四台电机,分别传动粗纱机的四个执行部件,即罗拉、锭翼、筒管和龙筋来代替.根据粗纱工艺的要求,建立了四电机速度输出；纺纱张力,纺纱成型等多个数学模型,实现了四电机同步控制、粗纱机恒张力纺纱.它采用液晶显示屏和触摸式操作键盘进行人机对话,具有贮存成熟工艺功能,使得工艺调整和更换品种方便、快捷.工艺锭速可达1500rpm,机械转速可达1800rpm,率先实现了高速高产,具有大小纱变速功能.

2、在整经上的应用目前整经技术发展迅速,集机、电、液、气及计算机技术于一体,充分体现设备的高速化、整经质量的高质化、控制技术的自动化和生产品种的高适应化.

如国产的ASGA221型高速整经机适用于直接(分批)整经工艺,15kW三相交流电机经变频器变频调速,确保线速度恒定.实行机电一体化,逻辑动作由PLC控制,并设有联锁保护装置.经轴直接计长,通过旋转编码器由PLC控制,经轴计长误差小于0．05.气液转换装置驱动钳式制动器,制动灵敏可靠.经轴、加压辊、测长辊均由电气保证其同步制动.筒子架前反弹式红外线自停装置,动作灵敏,并由指示灯显示断头位置.整机性能得到大大提高,实现等距离卷绕、自动条对准,精度高.触摸显示屏可全方位故障诊断显示.操作站内容丰富,操作简单,提高了设备使用效率.

3、在清梳联的应用清梳联单机和全流程采用的光电检测、压力传感、位移传感、信号转换、伺服系统控制、计算机处理、变频调速、自调匀整、计算机综合监控等技术提高了全流程运行的稳定性、可靠性,保证了全流程连续、同步、平稳运行,使输出棉条长片段、超长片段,甚至短片段的均匀度都能稳定在一定范围内,从而保证了成纱质量和稳定性.近年发展起来的异性纤维在线自动检测清除装置,采用彩色数码摄像技术,通过面扫描,修正照度差异,光谱分析能精确判定异纤大小及位置,并由高速气流将异性纤维排出.

4、在无梭织机上的应用随着喷气引纬系统电子化和计算机控制技术的不断提高,喷气织机已经可以用计算机自动设定、自我诊断、自我修正、监控引纬过程.因纬纱特性引起纬纱飞越梭口时间发生变化时,能自动调节空气喷射时间,校正纬纱飞越梭口的时问,并能自动调节喷嘴的喷射压力、校正纬纱飞行速度,还能优化喷气时间和压力,减少动力消耗.织机引纬失误时,纬纱自动处理机构能自动清除废纱并重新开车.织机停机后重新开车时,能根据停机时间和上机张力使后梁后退或织轴倒转,保证织口位置不变,并自动调节送经量,防止开车横档.工艺参数自动设定系统只要输入织物组织和织机速度,便能自动完成复杂的引纬工艺参数条件和经纱张力设定.

5.筒管纱卷绕机机电一体化系统总体设计

筒管纱卷绕机的机电一体化总体设计是卷绕机设计中必要的步骤.总体设计的优劣直接关系到机器的性能.卷绕机按照其功能,类型很多,分别适用于不同的纺纱生产工艺要求.总体设计就是根据机器的用途和性能要求,分析对比同类型机器的优缺点,充分掌握各方面资料,计算和选择必要的技术参数,初步拟定各主要部分及其结构和主要几何尺寸,初步选定配套的机电部件的规格型号等等,然后确定整机的总体布局.这样的总体设计方案,仍需要在随后的各个设计

环节中不断充实和修正.由于本课题的筒管纱卷绕机是按照机电一体化的设计思路来设计,通过本章节对机电一体化的组成及功能的分析,初步确定本机所涉及到的配置如下：机械装置:本机的机构部分主要由导丝机构,卷取机构,张力调节装置三大部分组成.用到同步带,带轮,丝杠,螺旋副齿轮,滚动轴承等机械装置.执行器:三相交流异步电机一台,步进电机一台,交流变频器一套.传感器:光纤传感器一套.控制器:台达DvP公司的可编程逻辑控制器(PrograminableLogicController)一套,触摸屏一套,计算机一台.三者形成控制系统的上位机系统.