2009/8/14 9:26:52
1 引 言
纺织工业是我国的重要产业之一，为国民经济发展作出了重要贡献。纺织工业也是我国具有较强国际竞争力和国际市场依赖度较高的产业。近20 年来，国际纺织行业的发展主要表现为新材料、新工艺、新设备、新产品的全方位技术升级和全面的技术改造，特别是以新材料开发和机电一体化技术等高新技术改造传统纺织行业，使纺织生产力水平迈上了一个新台阶，改变着整个产业的面貌。以现代控制技术和机电一体化技术为基础实现数字化纺织机械，已成为世界纺织机械发展的方向，数字化纺织机械设备的开发能力及产业化水平也已成为衡量纺织行业发展水平的一个重要标志。
我国的经编业经过几十年的发展，不断的结构调整，特别是近几年新兴地区经编企业起点高、产品结构合理、规模效益明显，高校和科研单位科研力量的注入，以及产学研的结合使我国的经编产业得到了迅猛展，正逐步成为世界经编工业的中心。传统经编机多为链条式经编机，由于其为机械主轴传动结构，没有导入电气传动，造成其以下缺点：织花速度慢，效率低；链条机构复杂，每更换一种花型，需要花费较多时间且每一花型对应一种链块，这样更换花型时间长，成本高。造成小批量定单失去生产意义；由于机构的复杂性，致使复杂花型无法在链块机上进行生产。只能生产花型较简单的布料，不能满足越来越高的要求。现有的国产经编机基本上是机械式经编机，其送经、取卷、横移等主要装置大部分是机械装置；提花花型由链块或凸轮控制，限制了梳栉数量和横移的位移范围；且更换花型时需要重新设计配套的链块或凸轮，存在着工作量大、周期长、成本高等缺陷。这类设备已难以适应目前快节奏的市场竞争，急需进行技术改造。
针对国产经编纺织机械的现状，应用现代控制技术中的可编程逻辑计算机技术、新型驱动技术中的伺服电动机和变频调速电动机技术、工业网络通信技术中的现场总线技术，组成一个开放的、模块化、实用性强、易于维护和重新配置的柔性经编纺织系统。该系统通过配备电子送经、电子取卷、电子横移、电子断纱自停等装置，全面实现经编机的机电一体化，实现了柔性化设计、计算机辅助设计、生产过程网络监控等多项功能，为纺织企业提供一个功能完善、技术先进、使用简便的数字化经编机系统。
对纺织企业有如下积极影响：
（1）以机电控制装置取代机械装置、以计算机辅助设计取代人工的设计，降低劳动强度和劳动成本，实现生产高效、高速、高产、高质；
（2）使企业具备柔性化的生产能力，进入多品种、小批量、快速反应的生产模式，以适应快节奏的市场竞争；
（3）在线监控、自动控制、数据采集等的联合应用，保证复杂生产过程品质可控，稳定和连续性；
（4）加快企业技术改造和信息化建设的步伐。
2 国内外发展趋势
国际纺织技术以电子信息技术为主导，以新材料和高精度自动化机械加工技术为基础，运用光、机、电、气动、液压等传感技术和变频调速等传动技术开发研制了一代又一代现代化新设备，实现了纺织生产过程中各种工艺参数的在线检测、显示、自动控制和自动调节，实现了设备运行的自动监测、显示、超限报警、自停、甚至故障自动排除、高度自动化的生产设备，能严格按照设定的工艺要求，以定性、定量、规范化的机械动作实现传统纺织生产中依靠操作人员技术熟练程度完成的各种简单重复的手工操作，保证和提高了产品质量，提高了生产效率，降低了产品成本，增加了产品的竞争力。
在自动控制方面，近十多年来我国纺织机械行业的自动化水平有了明显的提高，在新型纺织机械上普遍采用了自动化技术。这项技术的内容包含了先进的信息处理和控制技术，即以计算机为核心，有PLC、工控机、单片机、人机界面、现场总线等组成的控制系统。先进的驱动技术，有变频调速，交流伺服，步进电机等；检测传感技术和执行机构等。国产织机控制系统，除了一部分机器采用PLC和PCC组成的控制系统外，目前约有三分之二的主机采用以单片机为主组成的专用控制系统。自制的专用控制装置，成本低，但在可靠性方面因与元器件的质量、筛选老化、加工工艺等多种因素有关，要做到高可靠很不容易。
在机电一体化方面，国外经编机除继续提高机速外，机电一体化程度有了进一步提高，配备有电子送经、电子卷取、电子横移、电子断纱自停等装置，而国产经编机仍有相当差距。现有的国产经编机基本上是机械式经编机，其送经、取卷、横移等主要装置大部分是机械装置。机械送经装置的缺陷是，在高速情况下，经轴转速控制不准确，不能满足送经量变化的要求。由于机械式送经机构存在着许多传动间隙，致使控制作用滞后于实际转速的变化，因而机械式送经机构反馈性能不足，不能满足更高速度的送经要求。特别在停车与开车时易造成明显的停车横条。而且随着车速的提高，差动齿轮磨损严重，不仅能量损耗很大，而且带来噪音。此外由于技术上的原因，停车换轴时，人工转动经轴非常困难，因此，操作舒适程度不高。电子牵拉卷曲以及电子横移、电子送经系统与传统的机械式送经相比具有如下突出优点：能实现更高的车速，提高了生产效率；更改送经量方便、迅速，无需更换送经变换齿轮；更换经轴时不需要人工转动经轴，不需要通过主轴电动机经齿轮传动经轴，各经轴采用单独控制，减少了摩擦和能量损耗；减少了噪音，提高了操作的舒适性。另外，现有国产经编机的提花花型由链块或凸轮控制，限制了梳栉数量和横移的位移范围，且更换花型时需要重新设计配套的链块或凸轮，存在着工作量大、周期长、成本高等缺陷。因此需要配备有电子送经、电子卷取、电子横移、电子显示等装置的数字化经编机。
3 技术的先进性及创新性
根据机电一体化的基本原理，对纺织机械中的经编机进行数字化改造，综合应用现代控制技术中的可编程逻辑计算机技术、新型驱动技术中的伺服电动机和变频调速电动机技术、工业网络通信技术中的现场总线技术，组成一个开放的、模块化、实用性强、易于维护和重新配置的柔性经编纺织系统。
本系统的特色和创新之处在于：
（1）集成了可编程逻辑计算机技术、伺服电动机和变频调速电动机技术、现场总线技术，具有技术新颖性；
（2）配备了电子送经、电子取卷、电子横移、电子断纱自停等装置，全面实现了经编机的机电一体化；
（3）实现了电子横移装置来控制梳栉的横移，取代传统的机械链块或凸轮装置，实现了柔性化的设计功能；
（4）开发了花型制版软件系统，可根据纹版ＣＡＤ输出的花型设计生成电子横移装置的控制程序，实现了计算机辅助设计；
（5）具有连接局域网的功能，借助现场总线网络从远程或本地向受控针织机传送花型结构数据，监测针织机的生产过程。
4 市场预测和发展概况
一些先进的工业化国家（如美、德、意等）从２０世纪８０年代以来，高科技纺织品在整个纺织品市场中的比例不断增长。资料显示，最近５年，发达国家高科技纺织品的市场份额增长了一倍多。在欧洲纺织品市场上，高科技纺织品的市场占有率已达４０％以上。
以电子计算机为主体的现代信息控制技术已经渗透到纺织服装的各个领域。全球纺织工业普遍采用电子、电脑程序控制，从市场信息到产品的花型设计，颜色、织物结构的设计，到纺纱、织布、染整等生产领域和管理领域都能找到电子计算机的身影。利用电脑工业监测和生产辅助手段，可以实现小批量、多品种的市场需求，增强产品竞争能力，达到经济效益的最大化。
我国是全球纺织品生产大国，在2005年纺织品出口规模达1175亿美元，但我国还不是纺织品强国，在我国的纺织业利润是非常低的，大多数出口企业只是赚取一点微薄的加工费。很多纺织企业因为纺织设备自动化程度低，生产的都是低端产品，在市场的激烈竞争下，已经愈来愈没有竞争力了，纺织设备的自动化程度低，效率低和产品质量低等问题都严重影响了纺织企业的生存发展。这些企业都迫切的需要更换技术先进的新型纺织设备，我国每年都要进口数亿美元的纺机设备。这都说明我国纺织行业的技术水平及装备与国外先进水平相比尚有不小差距，因此迫切需要在引进吸收国外先进技术的基础上，提高自主研发能力和针织设备的国产化水平。