*在傳統(tǒng)圓網(wǎng)印花機(jī)上的應(yīng)用實(shí)踐

１ 前言
“入世”對(duì)中國的傳統(tǒng)工業(yè)是一次*的發(fā)展機(jī)遇，尤其將會(huì)在今后相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)整激比較優(yōu)勢(shì)的紡織工業(yè)的發(fā)展?jié)摿ΑＤ壳坝∪拘袠I(yè)存在的突出問題是產(chǎn)品技術(shù)含量低，產(chǎn)品檔次上不去。其根本原因是生產(chǎn)設(shè)備老化和技術(shù)裝備水平落后。中國加入WTO后，提高產(chǎn)品科技含量，進(jìn)一步在精、深、細(xì)加工上做文章，提高產(chǎn)品附加值，已成為業(yè)內(nèi)外的共識(shí)。裝備的技術(shù)含量高低很大程度上決定產(chǎn)品的技術(shù)含量和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的強(qiáng)弱。因此，采用*的自動(dòng)化技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)的圓網(wǎng)印花機(jī)，符合于印染行業(yè)入世后的發(fā)展需求。

２ 總體思路
圓網(wǎng)印花機(jī)以其速度快、產(chǎn)量高一直受到紡織印染企業(yè)的青睞，采用圓網(wǎng)印花機(jī)生產(chǎn)的花布占印花布總產(chǎn)量的80%以上。圓網(wǎng)印花機(jī)就其傳動(dòng)系統(tǒng)上可分為機(jī)械集體傳動(dòng)式和電機(jī)獨(dú)立傳動(dòng)式兩種。
傳統(tǒng)的機(jī)械式集體傳動(dòng)圓網(wǎng)印花機(jī)，是通過一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈將圓網(wǎng)與印花導(dǎo)帶同步運(yùn)轉(zhuǎn)的，其特點(diǎn)是：機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)部件多、傳動(dòng)鏈長(zhǎng)、電氣系統(tǒng)簡(jiǎn)單。
然而機(jī)械式集體傳動(dòng)的圓網(wǎng)印花機(jī)不可避免地存在許多問題，主要是：
1）機(jī)械式印花機(jī)對(duì)花速度慢，對(duì)花次布多，生產(chǎn)效率低。
2）機(jī)械磨損后易出現(xiàn)“跑花”現(xiàn)象，從而降低印花精度，合格率降低。
3）設(shè)備維修量呈遞增趨勢(shì)，維修成本逐年增加。
4）印花導(dǎo)帶與圓網(wǎng)之間速差不可調(diào)整，不能適應(yīng)精細(xì)花型的生產(chǎn)。
本項(xiàng)目所研究的控制系統(tǒng)，就是將每只圓網(wǎng)分別采用一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，印花導(dǎo)帶單獨(dú)用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由計(jì)算機(jī)伺服系統(tǒng)控制所有圓網(wǎng)電機(jī)跟隨印花導(dǎo)帶同步運(yùn)行，革除了機(jī)械傳動(dòng)鏈，使其機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié)少，*解決機(jī)械傳動(dòng)易磨損、易“跑花”問題，從而提高印花布的生產(chǎn)質(zhì)量。由于采用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)對(duì)花操作，提高了生產(chǎn)效率；導(dǎo)帶與圓網(wǎng)速度差可以通過計(jì)算機(jī)調(diào)整，以適合生產(chǎn)各種精細(xì)花型的印花要求，提高了印花產(chǎn)品的檔次。采用電機(jī)獨(dú)立傳動(dòng)技術(shù)，提高了圓網(wǎng)印花機(jī)的技術(shù)水平和整機(jī)性能，主要技術(shù)指標(biāo)能夠達(dá)到國外新型圓網(wǎng)印花機(jī)技術(shù)水平。該項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)品即能與主機(jī)生產(chǎn)廠新機(jī)配套，又能廣泛用于舊機(jī)型改造，適合國情，具有巨大的應(yīng)用前景。

３ 技術(shù)方案論證
該項(xiàng)目是研制一個(gè)多電機(jī)同步傳動(dòng)的伺服控制系統(tǒng)，面對(duì)著老機(jī)改造的多種復(fù)雜情況，為了達(dá)到電機(jī)獨(dú)立傳動(dòng)的目的，制定了以下技術(shù)方案：
1）傳動(dòng)系統(tǒng)改進(jìn)
對(duì)機(jī)械集體傳動(dòng)圓網(wǎng)印花機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行改動(dòng)，去除原機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，只保留主電機(jī)到印花導(dǎo)帶之間傳動(dòng)關(guān)系。同時(shí)設(shè)計(jì)精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方式靈活多樣，可以*適用于不同機(jī)型的結(jié)構(gòu)空間，能使電機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)到印花圓網(wǎng)上。
2）速度檢測(cè)裝置
要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制下的同步運(yùn)行，必須能夠測(cè)量印花導(dǎo)帶的運(yùn)行速度，采用光電編碼器檢測(cè)是常用的方法。要做到高抗干擾和高可靠性，能在較差的環(huán)境下穩(wěn)定工作。
3）同步控制系統(tǒng)
圓網(wǎng)印花機(jī)是在動(dòng)態(tài)下完成印花過程，印花圓網(wǎng)的運(yùn)行速度必須嚴(yán)格同步與印花導(dǎo)帶的運(yùn)行速度，實(shí)時(shí)性要求高。每只圓網(wǎng)在運(yùn)行時(shí)可以隨時(shí)接受人工指令，調(diào)整其運(yùn)行速度，再回到同步運(yùn)行狀態(tài)。印花圓網(wǎng)的數(shù)量根據(jù)花色的不同在8-16只范圍內(nèi)變化，控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)必須便于滿足變化。

４ 系統(tǒng)組成

４．１ 控制系統(tǒng)原理及框圖
本系統(tǒng)是一個(gè)多電機(jī)高精度同步傳動(dòng)的伺服控制系統(tǒng)，其原理框圖如下：
工作原理：由光電編碼器檢測(cè)印花導(dǎo)帶速度，經(jīng)光電編碼器信號(hào)處理計(jì)算機(jī)，送給上位主計(jì)算機(jī)，主機(jī)再將速度信號(hào)送給下位分機(jī)單片機(jī)，分機(jī)再將信號(hào)送給步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)并通過直聯(lián)減速器帶動(dòng)圓網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到圓網(wǎng)與導(dǎo)帶之間以及圓網(wǎng)之間的高精度同步運(yùn)行，滿足印花精度。
主機(jī)板上帶有液晶顯示屏及系統(tǒng)進(jìn)行操作按鍵，可顯示系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)和故障診斷，并可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行操作和參數(shù)設(shè)置。
分機(jī)帶有圓網(wǎng)小操作臺(tái)和圓網(wǎng)位置傳感器，可對(duì)每臺(tái)圓網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)對(duì)花和人工微調(diào)對(duì)花調(diào)整。

４．２ 具體實(shí)施方案
為了達(dá)到本系統(tǒng)的研制目標(biāo)，我們采用以下技術(shù)措施：
１）采用進(jìn)口高品質(zhì)光電編碼器作為印花導(dǎo)帶速度的檢測(cè)裝置，可以在惡劣的環(huán)境條件下可靠工作，并可以測(cè)量導(dǎo)帶及印花布的速度。
２）優(yōu)化設(shè)計(jì)的高速脈沖接口可以保證在惡劣條件下傳送脈沖信號(hào)，距離長(zhǎng)達(dá)上百米而沒有脈沖丟失。
３）*的檢測(cè)結(jié)構(gòu)可保證所有機(jī)型的印花導(dǎo)帶都能做到測(cè)量。
４）專門設(shè)計(jì)并由國外專業(yè)制造廠家生產(chǎn)的精密傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，能使電機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)到印花圓網(wǎng)上。其結(jié)構(gòu)緊湊，可以適用于不同機(jī)型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中。其優(yōu)異的性能無需專門的維護(hù)，減少用戶使用過程中的困難。
５）用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，同步準(zhǔn)確而又維護(hù)簡(jiǎn)單。后期維修費(fèi)用小，造價(jià)低。
６）模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化分布式多計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可方便組成任意色位的多軸控制系統(tǒng)（實(shí)際應(yīng)用8—16套色），系統(tǒng)維護(hù)使用非常方便。
７）智能化計(jì)算機(jī)專家自診斷設(shè)計(jì)，可以實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障情況、提供操作和維修幫助。同時(shí)智能化系統(tǒng)可以將故障部位暫時(shí)“掛起”，而不影響整機(jī)的正常工作。
８）控制系統(tǒng)以zui簡(jiǎn)單的“握手”方式與原機(jī)電機(jī)控制系統(tǒng)組合，智能化伺服系統(tǒng)使整機(jī)改造變得非常簡(jiǎn)單。

５ 系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)

系統(tǒng)的主要性能指標(biāo)見表1。

輸入電源	三相380V±10%（AC）50HZ
輸入功率	8ｋVA
zui高運(yùn)行車速	100ｍ／ｍｉｎ
網(wǎng)頭傳動(dòng)方式	電機(jī)獨(dú)立傳動(dòng)
換網(wǎng)操作	方便、快捷
縱向?qū)ň?/td>	±0.1mm
縱向?qū)ǚ€(wěn)定性	穩(wěn)定、不跑花
縱向?qū)ú僮?/td>	自動(dòng)
適應(yīng)花色品種	精細(xì)花型
圓網(wǎng)與導(dǎo)帶速差	－8‰～+8‰可調(diào)
整機(jī)運(yùn)行狀態(tài)顯示	大屏幕液晶顯示
運(yùn)行故障維修指導(dǎo)	計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)故障提示
設(shè)備維修	方便

表1 系統(tǒng)主要性能指標(biāo)

６ 項(xiàng)目產(chǎn)品與同類產(chǎn)品比較

本產(chǎn)品與同類產(chǎn)品之對(duì)比見表2。

表2 本產(chǎn)品與國內(nèi)外產(chǎn)品比較

對(duì)比內(nèi)容	德高印染	奧地利
國內(nèi)售價(jià)（12單元）	48萬元人民幣	12萬美元
對(duì)花精度	±0.1mm	±0.1mm
網(wǎng)頭改造	可隨機(jī)提供半開式網(wǎng)頭	不改造、保持原封閉式網(wǎng)頭
網(wǎng)頭傳動(dòng)	步進(jìn)電機(jī)單獨(dú)控制	步進(jìn)電機(jī)單獨(dú)控制
控制器安裝方式	控制柜整體安裝	控制箱單獨(dú)安裝
控制器可靠性	運(yùn)行環(huán)境好、不易損	運(yùn)行環(huán)境差、易損
控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)	模塊化、維護(hù)方便	獨(dú)立式、維護(hù)不方便
傳感器防護(hù)	防護(hù)等級(jí)高、不易損	無防護(hù)、易損
光電編碼器連接	柔性直接連接、壽命長(zhǎng)	彈性連接器連接、壽命短
網(wǎng)頭操作臺(tái)	標(biāo)準(zhǔn)圖形化6鍵操作臺(tái)、直觀	組合式4鍵操作臺(tái)、不直觀
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源	外購標(biāo)準(zhǔn)件、配件易購	非標(biāo)件、配件不易購
主機(jī)顯示	大屏幕、多參數(shù)同屏液晶顯示	數(shù)碼管顯示單個(gè)參數(shù)
分機(jī)運(yùn)行狀態(tài)顯示	液晶實(shí)時(shí)顯示	無
運(yùn)行參數(shù)鎖定功能	可鎖定當(dāng)前對(duì)花參數(shù)	無
故障分析專家系統(tǒng)	可對(duì)維護(hù)提供指導(dǎo)	無
隨機(jī)參數(shù)設(shè)定功能	安裝調(diào)試方便	無
統(tǒng)一自動(dòng)對(duì)花操作	可節(jié)省對(duì)花時(shí)間	無

針對(duì)圓網(wǎng)印花機(jī)改造為獨(dú)立傳動(dòng)、自動(dòng)對(duì)花系統(tǒng)的還有荷蘭STORK公司，在性能技術(shù)指標(biāo)上與本產(chǎn)品基本相同，其改造設(shè)備只針對(duì)STORK生產(chǎn)的刮刀式圓網(wǎng)印花機(jī)，且價(jià)格高于本產(chǎn)品一倍以上，國內(nèi)*極低。

７ 技術(shù)成熟性和可靠性
該項(xiàng)目樣機(jī)安裝調(diào)試成功后，又進(jìn)行了定型設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，使該項(xiàng)目的控制系統(tǒng)更加規(guī)范、可靠性更高。主要有以下幾個(gè)方面：
1）將光電檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)定型，專門針對(duì) STORK公司RDⅢ和RDⅣ型圓網(wǎng)印花機(jī)，MBK2000型圓網(wǎng)印花機(jī)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，可靠性、穩(wěn)定性*。
2）優(yōu)化設(shè)計(jì)的高速脈沖接口，可以滿足現(xiàn)場(chǎng)高溫、電火花、強(qiáng)腐蝕氣體等惡劣環(huán)境下可靠地長(zhǎng)距離傳送檢測(cè)脈沖，保證信號(hào)不變形、不丟失。
3）專門設(shè)計(jì)的高速脈沖處理電路，經(jīng)進(jìn)一步修改后，由專業(yè)廠家封裝成電路模塊，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
4）專為老機(jī)改造而“量體”設(shè)計(jì)的精密減速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)更緊湊，其性能的可靠性和使用壽命等各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到世界*水平。
5）專門改型設(shè)計(jì)并由專業(yè)生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)生產(chǎn)的步進(jìn)電機(jī)及其控制器，更能滿足圓網(wǎng)印花機(jī)的工作特性，滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)24小時(shí)連續(xù)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的需要。
6）不斷分析用戶的反饋意見，將系統(tǒng)的控制軟件不斷升級(jí)改進(jìn)，其實(shí)用性不斷得到完善和加強(qiáng)。

８ 系統(tǒng)*性和成果應(yīng)用

８．１ 系統(tǒng)*性
１）圓網(wǎng)與導(dǎo)帶之間的速度差可以很方便地根據(jù)花型和織物的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整；
２）圓網(wǎng)可以在運(yùn)行前進(jìn)行自動(dòng)對(duì)花調(diào)整；
３）計(jì)算機(jī)對(duì)圓網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，可以避免由于圓網(wǎng)不同步造成的跑花現(xiàn)象；
４）計(jì)算機(jī)的多參數(shù)監(jiān)控功能，為操作工提供速度、計(jì)長(zhǎng)、計(jì)時(shí)、故障等運(yùn)行數(shù)據(jù)，使設(shè)備操作更加方便；
５）此項(xiàng)技術(shù)屬國內(nèi)*，達(dá)到90年代末新型圓網(wǎng)印花機(jī)水平；
６）2000年10月19日由陜西省機(jī)械工程學(xué)會(huì)組織專家召開了現(xiàn)場(chǎng)評(píng)議推廣會(huì)，與會(huì)專家對(duì)本系統(tǒng)給予了高度評(píng)價(jià)；
７）該項(xiàng)目產(chǎn)品于2001年5月通過了陜西省經(jīng)貿(mào)委組織的新產(chǎn)品投產(chǎn)鑒定，鑒定意見認(rèn)為本系統(tǒng)整體技術(shù)達(dá)到國內(nèi)水平。

８．２ 成果應(yīng)用
利用該項(xiàng)目為以下用戶完成圓網(wǎng)印花機(jī)技術(shù)改造，提高產(chǎn)品質(zhì)量：
1999年5月在陜西第三印染廠*臺(tái)改造成功，從該廠近三年的使用情況表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，運(yùn)行狀態(tài)良好。
遼寧熊岳印染廠的STORK RDⅢ型圓網(wǎng)印花機(jī)于1975年引進(jìn)，1990年因機(jī)臺(tái)老化擬將其報(bào)廢處理。1999年底由本公司為其成功的實(shí)施了設(shè)備改造，救活了一條生產(chǎn)線，為企業(yè)節(jié)約了可觀的設(shè)備投資。
上海華綸印染有限公司的STORK RDⅣ型圓網(wǎng)印花機(jī)，是80年代初引進(jìn)的，因年久失修而停滯多年。1999年初經(jīng)上海一家公司為其進(jìn)行設(shè)備改造，至2000年底該企業(yè)花費(fèi)約100萬元的技改投資未改造成功，使企業(yè)為此蒙受了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。2001年4月本公司利用本項(xiàng)目只需不到二十天時(shí)間就完成了生產(chǎn)線的改造，同時(shí)為企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益。
巴基斯坦的佛斯拉巴德是一個(gè)紡織城，也是一個(gè)高溫地區(qū)，該系統(tǒng)在安裝成功后，經(jīng)受了該地區(qū)高溫環(huán)境的考驗(yàn)，運(yùn)行可靠，受到ARZOO公司的好評(píng)。
浙江紹興永通印染有限公司，2001年5月*臺(tái)改造成功后，現(xiàn)有四臺(tái)圓網(wǎng)印花機(jī)先后改造成功，2001年凈增產(chǎn)值1000多萬元。
遼寧中新印染有限公司，也有四臺(tái)寬幅圓網(wǎng)印花機(jī)先后改造成功，為企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益，2001年凈增產(chǎn)值1500多萬元。

９ 市場(chǎng)的應(yīng)用前景

９．１ 產(chǎn)品特點(diǎn)
圓網(wǎng)印花機(jī)獨(dú)立傳動(dòng)、自動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，是針對(duì)國內(nèi)外眾多印染企業(yè)的圓網(wǎng)印花機(jī)普遍存在的縱向跑花問題，采用多計(jì)算機(jī)伺服控制技術(shù)設(shè)計(jì)的。該系統(tǒng)既可用于主機(jī)生產(chǎn)廠家新機(jī)配套，又可用于舊機(jī)型改造，且技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國外九十年代末新型機(jī)水平。該產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，一方面可為印染廠家節(jié)約更新設(shè)備的費(fèi)用，另一方面可提高印染產(chǎn)品質(zhì)量以減少經(jīng)濟(jì)損失。

９．２ 本項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益及應(yīng)用前景
改造一條舊生產(chǎn)線的費(fèi)用48萬元人民幣，購買一條國外新生產(chǎn)線的費(fèi)用大于500萬人民幣。目前已利用本項(xiàng)目完成舊生產(chǎn)線的改造50多條生產(chǎn)線，為企業(yè)節(jié)省設(shè)備投資2.3億元人民幣，節(jié)約外匯2600多萬美元。預(yù)計(jì)今后國內(nèi)及東南亞國家還有300多條生產(chǎn)線需要改造，即有1.2億市場(chǎng)容量，同時(shí)為國家節(jié)省2億美元外匯。目前國內(nèi)還沒有同類產(chǎn)品的生產(chǎn)廠家有樣機(jī)在生產(chǎn)中使用，國外有一家公司在國內(nèi)有樣機(jī)，但其價(jià)格是該項(xiàng)目產(chǎn)品價(jià)格的2倍以上。本產(chǎn)品*大于95%，所以該項(xiàng)目產(chǎn)品的市場(chǎng)潛力非常廣闊。

１０ 小結(jié)
我公司自1999年5月*臺(tái)樣機(jī)改造成功以來，先后改造了7種不同型號(hào)、不同國家生產(chǎn)的老式圓網(wǎng)印花機(jī)，均取得滿意的效果。同時(shí)向巴基斯坦、印度尼西亞等國家出口。國內(nèi)累計(jì)有超過50臺(tái)圓網(wǎng)印花機(jī)成功地用本系統(tǒng)進(jìn)行了改造，所有系統(tǒng)都在正常運(yùn)行，為印染企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益，受到用戶的好評(píng)。并為黃石紡織機(jī)械廠、上海印染機(jī)械廠等四家大的主機(jī)生產(chǎn)廠家配套，*95%以上，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
由此可見，采用*及*的自動(dòng)化控制技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)裝備水平，具有*的現(xiàn)時(shí)意義和市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿Γ梢源蟠笤鰪?qiáng)國內(nèi)企業(yè)在市場(chǎng)的竟?fàn)幠芰Γ杂尤胧赖奶魬?zhàn)。