紡織技術(shù)在歷史上經(jīng)歷了兩次重大的變革：手工機(jī)械化和大工業(yè)化。綜觀紡織技術(shù)的發(fā)展史，紡織機(jī)器在其中扮演了非常重要的角色。 　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的愈加激烈，作為給紡織行業(yè)提供技術(shù)裝備的紡機(jī)行業(yè)面臨著技術(shù)上的一次新飛躍，提供更加靈活、更高質(zhì)量、更快響應(yīng)的紡織機(jī)械，充分滿足紡織工藝要求，是時(shí)代對(duì)紡機(jī)行業(yè)的新要求，也是紡機(jī)企業(yè)發(fā)展的必由之路?，F(xiàn)代控制技術(shù)和信息技術(shù)成為當(dāng)前推動(dòng)紡織機(jī)械發(fā)展最主要的驅(qū)動(dòng)力。 　　紡織機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)的現(xiàn)狀 近十年來(lái)，紡織機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用水平有了較快的進(jìn)步，幾乎用到了所有種類的自動(dòng)化產(chǎn)品，主要包括控制、傳動(dòng)控制、運(yùn)動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)總線、人機(jī)界面和傳感器。 （1）控制： PLC、PCC、IPC、FCS、DCS、專用控制器等。 （2）傳動(dòng)控制：直流調(diào)速系統(tǒng)、交流變頻調(diào)速系統(tǒng)、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)、多單元同步系統(tǒng)等。 （3）運(yùn)動(dòng)控制：伺服、步進(jìn)、運(yùn)動(dòng)控制器。 （4）現(xiàn)場(chǎng)總線：Profibus、Can等。 （5）人機(jī)界面：文本顯示器、圖文終端、觸摸屏等。 （6）傳感器：光電傳感器、電磁傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、圖像傳感器及各種工藝參數(shù)傳感器。 其中PLC、單軸獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、多單元同步控制、基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的數(shù)據(jù)通訊和在線檢測(cè)等技術(shù)，得到了廣泛的應(yīng)用。 1 PLC是紡織機(jī)械控制器最主要的選擇 無(wú)可爭(zhēng)議，可編程序控制器PLC是紡織機(jī)械最大量應(yīng)用的控制器。PLC能提供高質(zhì)量的輸入/出和極佳的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力，特別是它的可靠性已經(jīng)得到充分的信任。 能夠提供多種現(xiàn)場(chǎng)總線、可擴(kuò)展性及遠(yuǎn)程I/O已經(jīng)成為一些主流紡機(jī)廠商選擇PLC的關(guān)鍵衡量標(biāo)準(zhǔn)。 工業(yè)控制器中，我們應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)指標(biāo)是：速度、可靠性、實(shí)時(shí)性。 　　2 以電力電子技術(shù)為代表的新型驅(qū)動(dòng)技術(shù)得到廣泛的應(yīng)用 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種新型驅(qū)動(dòng)技術(shù)在紡織機(jī)械得到廣泛的應(yīng)用。變頻調(diào)速、單軸驅(qū)動(dòng)多軸同步、伺服等傳動(dòng)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用。 相當(dāng)多的紡織機(jī)械是多單元重復(fù)結(jié)構(gòu)如化纖紡絲機(jī)等，為了滿足一致性的要求，變頻調(diào)速的應(yīng)用在紡織機(jī)械中是必須和普遍的。80年代初期上海紡織機(jī)電廠就引進(jìn)了德國(guó)AEG公司的技術(shù)，生產(chǎn)可控硅變頻器。 隨著技術(shù)的發(fā)展，紡織機(jī)械的傳動(dòng)技術(shù)有了較大的變化，主要表現(xiàn)在： 單軸獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、多軸同步控制 采用單軸獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、多軸同步控制技術(shù)，滿足紡織工藝對(duì)紡織機(jī)械日益提高的要求，實(shí)現(xiàn)紡機(jī)的高速化和簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，正在成為紡織機(jī)械機(jī)電一體化的重要趨勢(shì)。例如四軸驅(qū)動(dòng)粗紗機(jī)、自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)和多電機(jī)驅(qū)動(dòng)劍桿織機(jī)等。 伺服驅(qū)動(dòng) 近年來(lái)在紡織機(jī)械領(lǐng)域，一些對(duì)快速性或位置有要求的機(jī)構(gòu)中伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)得到愈來(lái)愈多的重視和應(yīng)用。很多驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品廠商配合紡織機(jī)械的特殊需求，專門(mén)研制了適應(yīng)紡織機(jī)械的伺服產(chǎn)品。如在紡機(jī)中很普遍的卷繞機(jī)構(gòu)的反向驅(qū)動(dòng)控制。也有企業(yè)在紡機(jī)中很普遍的高速往復(fù)機(jī)構(gòu)中進(jìn)行了伺服驅(qū)動(dòng)的研究，如上海一紡機(jī)在精梳機(jī)嵌板驅(qū)動(dòng)上采用了高速伺服系統(tǒng)。 共直流母線 紡織機(jī)械采用單軸獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、多軸同步控制方式后，不可避免的是一些電機(jī)處于發(fā)電工作狀態(tài)，解決這個(gè)問(wèn)題的最好辦法是采用共直流母線技術(shù)。紡機(jī)一般為8000小時(shí)工作制，用電效率相當(dāng)重要。多電機(jī)系統(tǒng)采用直流母線，有利于提高控制精度，有利于電能的高效利用，也是實(shí)現(xiàn)斷電同步停車功能的必要條件。 紡織機(jī)械使用的各種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電機(jī) ● 變頻器+交流異步電機(jī) ● 變頻器+交流同步電機(jī) ● 交流伺服電機(jī) ● 直流無(wú)刷電機(jī) ● 開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī) 為了滿足高速劍桿織機(jī)對(duì)啟動(dòng)速度和啟、制動(dòng)力矩的嚴(yán)酷要求，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的特殊性能滿足了機(jī)器的特別要求。 3 現(xiàn)場(chǎng)總線 通訊的能力決定和影響著自動(dòng)控制的水平，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通訊，控制系統(tǒng)已經(jīng)從模擬控制轉(zhuǎn)向數(shù)字控制。這一發(fā)展帶來(lái)的重大變化和特點(diǎn)是：實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能；實(shí)現(xiàn)分布式、現(xiàn)場(chǎng)化；抗干擾性能的極大提高；大量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集以及共享。正如我們大家看到的，近年來(lái)，現(xiàn)場(chǎng)總線正迅速成為紡織機(jī)電一體化系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊的主流。 走在技術(shù)進(jìn)步前列的紡機(jī)企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)紡織機(jī)械技術(shù)進(jìn)步的重大作用，現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用推動(dòng)了紡機(jī)產(chǎn)品機(jī)電一體化和技術(shù)水平的提高。然而，現(xiàn)場(chǎng)總線對(duì)紡織機(jī)械進(jìn)步的重要影響還未被充分認(rèn)識(shí)，還有相當(dāng)部分的產(chǎn)品在使用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的邏輯控制和模擬控制方式，這種技術(shù)限制了紡織機(jī)械的前進(jìn)步伐。 4 數(shù)字化的紡織機(jī)械 國(guó)內(nèi)主要的紡織機(jī)械集團(tuán)“太平洋機(jī)（集團(tuán)）有限公司”早在2002年就提出了“發(fā)展數(shù)字化的紡織機(jī)械，推動(dòng)紡織企業(yè)信息化”的發(fā)展方向。現(xiàn)在數(shù)字化紡織機(jī)械的概念已被紡機(jī)行業(yè)認(rèn)同，業(yè)內(nèi)主要企業(yè)紛紛打出了數(shù)字化的旗號(hào)。 “數(shù)字化紡織機(jī)械”的主要技術(shù)理念是： （1）數(shù)字化的控制技術(shù)，就是以CPU為核心的控制器、以現(xiàn)場(chǎng)總線為主的工業(yè)通訊技術(shù)、以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)技術(shù)的綜合應(yīng)用。 （2）設(shè)備數(shù)據(jù)的高速采集和傳送。從而達(dá)到產(chǎn)品能級(jí)提高和解決紡織企業(yè)信息化建設(shè)中設(shè)備數(shù)據(jù)瓶頸的目的。 　　紡織機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展方向 適應(yīng)紡織機(jī)械更快速度、更加靈活、更高質(zhì)量、充分滿足紡織工藝要求是紡織機(jī)械自動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展的方向。 1 驅(qū)動(dòng) 變頻調(diào)速在紡機(jī)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，伺服技術(shù)將是下一階段紡織機(jī)械向多軸化發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)?？梢灶A(yù)見(jiàn)小功率伺服驅(qū)動(dòng)器在單錠（軸）驅(qū)動(dòng)方面會(huì)有很大的需求。 紡織機(jī)械對(duì)驅(qū)動(dòng)器的要求可以體現(xiàn)在： （1）作為一種趨勢(shì)，伺服和變頻的逐漸融合是必然的，我們姑且稱其為驅(qū)動(dòng)器。這種驅(qū)動(dòng)器，要能夠具有靈活的可組態(tài)工作方式，如速度控制、位置控制、轉(zhuǎn)矩控制等的靈活切換。 （2）具備現(xiàn)場(chǎng)總線接口，能夠完成多軸同步控制和同上級(jí)控制器的通訊任務(wù)，能夠提供不同總線的可選件。 （3）支持共用直流母線技術(shù)。多個(gè)逆變器共用一個(gè)大功率整流器是發(fā)展方向。針對(duì)紡織機(jī)械的特殊性，提高工作在發(fā)電狀態(tài)驅(qū)動(dòng)軸的能量反饋效率是很有意義的課題。 （4）驅(qū)動(dòng)器附加PLC和I/O功能，能夠完成一定的運(yùn)算和邏輯控制，使驅(qū)動(dòng)器演變成一個(gè)底層控制驅(qū)動(dòng)單元，實(shí)現(xiàn)分散、現(xiàn)場(chǎng)的控制方式。 （5）對(duì)驅(qū)動(dòng)器選擇的一個(gè)重要考量指標(biāo)是能否提供豐富的軟件和調(diào)試工具，目前能夠滿足這個(gè)要求的供應(yīng)商并不多。 作為紡織機(jī)械的特殊需求，滿足紡織機(jī)械高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)的伺服驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)，將會(huì)有很好的市場(chǎng)。 2 現(xiàn)場(chǎng)總線 現(xiàn)場(chǎng)總線無(wú)疑是現(xiàn)代工業(yè)控制技術(shù)發(fā)展中最令人振奮的技術(shù)之一。它解決了控制器高速運(yùn)算能力同驅(qū)動(dòng)器信息交換的瓶頸難題，又大幅提升了工業(yè)通訊的可靠性。伴隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用，我們有必要改變某些傳統(tǒng)控制方式，充分發(fā)揮高速通訊能力以完成更高的控制要求。 作為控制器和驅(qū)動(dòng)器的供應(yīng)商，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)始提供適應(yīng)多種現(xiàn)場(chǎng)總線的可選件。通訊的開(kāi)放性和可選件合理的價(jià)格將是客戶選擇供應(yīng)商的重要條件。 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)必將成為現(xiàn)場(chǎng)總線中的主流技術(shù)和發(fā)展的關(guān)注焦點(diǎn)。從技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，以太網(wǎng)技術(shù)將很快可以廣泛的直接用于設(shè)備層，這將給工業(yè)自動(dòng)化帶來(lái)巨大的變化。 3 客戶定制化 面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)愈加激烈的紡機(jī)市場(chǎng)，雷同化的控制系統(tǒng)阻礙了技術(shù)的保密和進(jìn)步?？梢詳嘌?，客戶定制化的控制系統(tǒng)將得到快速發(fā)展。這是因?yàn)榧彊C(jī)企業(yè)有需求，技術(shù)上有可能。針對(duì)特定客戶定制的控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能有效的保護(hù)紡機(jī)企業(yè)的技術(shù)秘密，充分凸顯企業(yè)特色。 4 遠(yuǎn)程診斷技術(shù) 中國(guó)的紡機(jī)市場(chǎng)吸引著全世界的紡機(jī)企業(yè)，中國(guó)的紡機(jī)企業(yè)也在大步走向世界。客戶要求和競(jìng)爭(zhēng)地域的變化，帶來(lái)的新課題是如何為客戶提供迅捷的技術(shù)服務(wù)。解決這個(gè)問(wèn)題的方法，就是在實(shí)現(xiàn)紡織機(jī)械數(shù)字化的基礎(chǔ)上，通過(guò)有線或無(wú)限的技術(shù)手段實(shí)施遠(yuǎn)程診斷。 紡織機(jī)械行業(yè)已經(jīng)迎來(lái)了新一輪的競(jìng)爭(zhēng)，紡機(jī)技術(shù)的進(jìn)步也使自動(dòng)控制技術(shù)的重要性凸顯出來(lái)。充分應(yīng)用當(dāng)代先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，提高紡織機(jī)械的技術(shù)能級(jí)，滿足紡織企業(yè)的新要求，是我們的努力方向。 　　作者： 陳興強(qiáng) 　　教授級(jí)高級(jí)工程師，太平洋機(jī)電（集團(tuán)）有限公司 現(xiàn)任太平洋機(jī)電集團(tuán)有限公司副總裁，并擔(dān)任中國(guó)紡織機(jī)械器材行業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)理事、中國(guó)紡織工程學(xué)會(huì)理事、中國(guó)紡織工程學(xué)會(huì)紡機(jī)器材專委會(huì)副主任、上海市紡織工程學(xué)會(huì)常務(wù)理事、上海市機(jī)械工程學(xué)會(huì)常務(wù)理事等職。長(zhǎng)期從事自動(dòng)控制專業(yè)的技術(shù)工作，在紡織機(jī)械自動(dòng)控制領(lǐng)域有30余年的工作經(jīng)驗(yàn)，參加過(guò)多項(xiàng)國(guó)家重大技術(shù)裝備的研制，先后獲得省部級(jí)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一、二等獎(jiǎng)多項(xiàng)。近年來(lái)致力于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在紡織機(jī)械上的應(yīng)用和紡織機(jī)械的數(shù)字化工作。