三月南國(guó)，生機(jī)盎然。
在這個(gè)綠意濃濃卻時(shí)而又春寒料峭的月份，中自傳媒集團(tuán)紡織機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用培訓(xùn)班3月24-25日在深圳舉行，培訓(xùn)班邀請(qǐng)?jiān)徔椆I(yè)部機(jī)電研究所所長(zhǎng)高孝綱教授和原紡織工業(yè)部機(jī)電研究所副總工程師、北京紡普電力電子有限公司總經(jīng)理、董事長(zhǎng)趙世凱先生作為主講人，來(lái)自多家自動(dòng)化、變頻器、電機(jī)等生產(chǎn)企業(yè)的學(xué)員參加了為期兩天的培訓(xùn)。
高孝綱老師
培訓(xùn)期間，本刊記者有幸對(duì)高孝綱教授進(jìn)行了獨(dú)家專訪。高教授曾經(jīng)任原紡織工業(yè)部機(jī)電研究所所長(zhǎng)，幾十年一直從事紡織機(jī)械機(jī)電及自動(dòng)化研究，在該領(lǐng)域內(nèi)擁有很高的造詣。近年，高教授雖然已從原工作崗位退休，但仍老驥伏櫪，筆耕不輟，繼續(xù)關(guān)注著紡織機(jī)械工業(yè)的發(fā)展，并用自己畢生的積累推動(dòng)我國(guó)紡織機(jī)械工業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程，他于2009年編著出版《變頻器、PLC在紡織工業(yè)中的應(yīng)用》一書(shū)，成為紡機(jī)行業(yè)變頻自動(dòng)化發(fā)展的重要文獻(xiàn)資料。
紡機(jī)行業(yè)伺服應(yīng)用趨勢(shì)明顯
在紡織機(jī)械行業(yè)自動(dòng)化進(jìn)程中，伺服系統(tǒng)在扮演著越來(lái)越重要的角色。盡管目前本行業(yè)的伺服運(yùn)動(dòng)控制產(chǎn)品的使用比例較低，但是伺服產(chǎn)品在紡機(jī)上大量應(yīng)用是發(fā)展趨勢(shì)。目前，主要的紡機(jī)廠已經(jīng)開(kāi)發(fā)或者正在開(kāi)發(fā)新的產(chǎn)品系列型號(hào)，這些新的型號(hào)屬于原有的產(chǎn)品升級(jí)，具有更高的自動(dòng)化水平和加工精度，易于更換產(chǎn)品品種，產(chǎn)品的品質(zhì)得到提升，并且具有更高的單機(jī)生產(chǎn)能力。在這些產(chǎn)品中伺服電機(jī)取代了傳統(tǒng)的機(jī)械機(jī)構(gòu)，因此具有非常好的性能。
針對(duì)伺服產(chǎn)品應(yīng)用數(shù)量仍然處于較低水平，高教授指出有兩個(gè)原因。一是伺服技術(shù)發(fā)展相對(duì)滯后，是近年才呈現(xiàn)規(guī)模發(fā)展，紡機(jī)行業(yè)的普遍應(yīng)用還需要一個(gè)過(guò)程；另一方面是伺服的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力不是很強(qiáng)，廠商傾向于選用成本較低的變頻器產(chǎn)品。近年來(lái)雖然伺服產(chǎn)品價(jià)格有所下降，但仍然處于較高的水平，有一定劣勢(shì)。
高教授介紹，紡機(jī)用交流伺服電機(jī)的發(fā)展只有近十幾年的時(shí)間，隨著其數(shù)字化發(fā)展，如今在行業(yè)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。上世紀(jì)90年代以前的化纖機(jī)械中使用的是磁滯同步電機(jī)，但因?yàn)楣β室蛩氐停瑔蜗蚬β市。褂眯Ч惶硐耄蟛挪捎昧擞来攀酵诫妱?dòng)機(jī)，一直發(fā)展到現(xiàn)在仍以此種電機(jī)為主，特點(diǎn)是性價(jià)比有很大提高，磁力線切割同步，控制容易簡(jiǎn)單，控制性能有所提高，從而得到廣泛應(yīng)用。
目前，交流伺服電機(jī)以其控制精度高、運(yùn)行平穩(wěn)、可靠性強(qiáng)、響應(yīng)速度快以及過(guò)載能力比較高的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用為運(yùn)動(dòng)控制執(zhí)行元件，將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為位移、轉(zhuǎn)角、角速度等運(yùn)動(dòng)信號(hào)，大多采用半閉環(huán)控制方式。高教授預(yù)測(cè)，隨著各大廠商近年來(lái)對(duì)伺服應(yīng)用的愈加重視并為此做了大量的工作，伺服電機(jī)在紡機(jī)行業(yè)的發(fā)展步伐明顯加快，預(yù)計(jì)每年都有3000到4000套的新增使用規(guī)模。
伺服典型應(yīng)用大放異彩
在具體的紡機(jī)大類中，高教授介紹說(shuō)，化纖、棉紡、織造、印染等機(jī)械子類中應(yīng)用的伺服系統(tǒng)比較多，毛紡機(jī)械中也有應(yīng)用，但數(shù)量不多，功能主要集中在位置和速度的精確定位，而在張力控制方面多數(shù)還使用變頻器來(lái)控制。
首先最典型的應(yīng)用例子是，現(xiàn)今絕大多數(shù)圓網(wǎng)印花機(jī)設(shè)備上都配套有伺服電機(jī)，由于工業(yè)的發(fā)展要求產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的大幅度提升和勞動(dòng)力成本的節(jié)約，在圓網(wǎng)印花機(jī)上為了使各種套色的圓網(wǎng)準(zhǔn)確在運(yùn)動(dòng)的花布上進(jìn)行準(zhǔn)確定位，每個(gè)套色圓網(wǎng)筒上均裝配一套伺服電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的控制，所控制的參數(shù)包括速度和位置的精確計(jì)算，以確保不出現(xiàn)套色重疊和錯(cuò)位的現(xiàn)象。
同樣，在平網(wǎng)印花機(jī)上，輥?zhàn)訖C(jī)械裝置帶動(dòng)導(dǎo)帶上的花布進(jìn)行間歇性前進(jìn)。停歇過(guò)程中，上部的刮印機(jī)構(gòu)下降，將各種花色印在指定的區(qū)域，這里就使用了伺服電機(jī)進(jìn)行位置的精確控制，從而保證所生產(chǎn)的都是正品布匹。
伺服的另一個(gè)典型應(yīng)用是在紡織機(jī)械中的假捻變形機(jī)上，由于機(jī)身中裝有一根細(xì)長(zhǎng)軸，若只在一端進(jìn)行電機(jī)驅(qū)動(dòng)，軸的另一端就很容易抖動(dòng)，不能確保整個(gè)軸的穩(wěn)定運(yùn)行，此時(shí)就需要在另一端裝上從動(dòng)伺服電機(jī)，由主令電機(jī)提供位置信號(hào)，保證兩端伺服電機(jī)的位置同步，避免因?yàn)檩S端的跳動(dòng)導(dǎo)致絲線的斷裂影響整體設(shè)備的穩(wěn)定性。
另外，細(xì)紗機(jī)的鋼令板的升降過(guò)程也應(yīng)用了伺服電機(jī)的控制，因?yàn)殇摿畎宓纳挡荒艹霈F(xiàn)停頓和跳躍，需要在上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中采用伺服控制，這個(gè)市場(chǎng)近年的細(xì)紗機(jī)新增容量都在好幾千臺(tái)，甚至達(dá)到一萬(wàn)臺(tái)的規(guī)模，但目前伺服的應(yīng)用卻不多，有較大的市場(chǎng)空間。
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