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摘要：本文介紹英威騰WS900智能型噴水織機電控系統(tǒng)在噴水織機上的應(yīng)用。噴水織機是采用噴射水柱牽引緯紗穿越梭口的無梭織機，具有車速高、質(zhì)量優(yōu)、產(chǎn)值高、看臺多、操作簡便、故障少和數(shù)字化顯示等特點，廣泛用于表面光滑的疏水性長絲化纖織物的生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：無梭織機；噴水織機；英威騰WS900

1 引言

自1980年國內(nèi)引入首批日本津田駒ZW100以后，國產(chǎn)噴水織機迅速崛起，在化纖織造領(lǐng)域發(fā)揮著舉足輕重的作用，形成以盛澤、長興、秀洲、龍湖、泗陽、平望環(huán)太湖產(chǎn)業(yè)集群。“晴翻千尺浪，風(fēng)送萬機聲”、“日出萬匹，衣被天下”就是其生動的寫照。

隨著科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的噴水織機逐漸走向智能化。智能噴水織機的創(chuàng)新，大大提高了生產(chǎn)效率和成品質(zhì)量。在中國智造的大潮中，噴織企業(yè)可以向著打造智能工廠的方向努力，通過把織造產(chǎn)業(yè)與智能裝備、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)相融合，更加有利于環(huán)境的保護，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

圖1 噴水織機設(shè)備

2 行業(yè)及市場需求

紡織業(yè)的發(fā)展已經(jīng)離不開噴水織機的使用，而噴水織機的廢水治理也越來越受到關(guān)注。為解決噴水織機廢水帶來的水環(huán)境污染問題，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、高速高精產(chǎn)出，噴水織機提檔升級迫在眉捷，而這對噴水織機的控制系統(tǒng)提出了全新的需求：

·支持電子送經(jīng)、電子卷取、伺服機外卷功能，實現(xiàn)高效、平穩(wěn)織造及更多緯密選擇織造個性化需求；

·支持電子提花、電子多臂功能，滿足多品種切換需求；

·支持變頻超啟動功能，實現(xiàn)不同車速調(diào)節(jié)，提升織造效率；

·變速織造不需要變換皮帶輪，只需在觸摸屏上直接設(shè)置車速即可。

·慢速點動，不損傷織口。

·針對布面出現(xiàn)的開車啟動稀檔、密檔，通過參數(shù)調(diào)整，徹底解決開車痕。

·開車過程不受外界電壓的影響，不會因電壓變化造成速度上的影響而形成的隱檔，花檔。

·支持自動動尋緯功能。

3 設(shè)備結(jié)構(gòu)及工藝分析

噴水織機由開口、引緯、打緯、送經(jīng)和卷取五大運動機構(gòu)及相關(guān)監(jiān)測控制等輔助裝置組成。

（1）開口運動：通過凸輪和連桿、多臂、提花等開口機構(gòu)，在織機上按照織物組織的要求，把經(jīng)紗上下分開，形成梭口。

（2）引緯運動：通過水的射流，對緯紗產(chǎn)生摩擦力。利用水與紗線表面的摩擦所產(chǎn)生的牽引力，將緯紗引過梭口。

（3）打緯運動：通過打緯機構(gòu)的擺動實現(xiàn)鋼筘把緯紗推向織口，確定經(jīng)紗密度和織物幅寬，并控制梭子在梭口中的運動方向。

（4）卷取運動：確定和控制緯紗在織物內(nèi)部的排列密度，并將已織成的織物引離織口，卷繞到卷布輥上。

（5）送經(jīng)運動：能根據(jù)織物緯密的大小，從織軸上均勻送出相應(yīng)長度的經(jīng)紗；同時確定經(jīng)紗所需的上機張力，在織造過程中保持經(jīng)紗張力大致穩(wěn)定。

4 英威騰WS900智能噴水織機電控系統(tǒng)方案與應(yīng)用

4.1 方案概述

噴水織機電控制系統(tǒng)通常以CPU為控制中樞，將織機的準(zhǔn)備、運轉(zhuǎn)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停止、定位制動以及各種故障檢查(主要包括：經(jīng)紗超張力、左右絞邊、前后廢絲、定長、緯絲檢測等)，通過分析處理后，通過執(zhí)行元件進行控制。控制系統(tǒng)主要包括織機傳動與制動、織機故障檢測、緯紗探測、邏輯控制、電子儲緯、電子送經(jīng)、電子卷取等部分。

英威騰WS900智能噴水織機電控系統(tǒng)提供了織機電氣部分的整體解決方案，是新型高速噴水織機控制系統(tǒng)，高度集成噴水電控工藝，電子送經(jīng)、卷取工藝，花樣板工藝，一體化設(shè)計，具有節(jié)能、自動補償防開車痕、穩(wěn)定、調(diào)速漸變、安裝和維修方便等特點，適合平機、多臂機、大龍頭電子多臂等多種機型。

主控制器采用32位CPU，運算速度快，控制精度高；7寸彩色觸摸屏界面簡潔直觀，易學(xué)易操作。卷取、送經(jīng)傳動全部采用英威騰高精度的SL212二軸交流伺服系統(tǒng)，克服傳統(tǒng)機械傳動結(jié)構(gòu)的不足，體量小，易安裝，維護量小，節(jié)能環(huán)保。由于采用了電子卷取送經(jīng)，可有效消除停車檔、隱檔、開機浪紋等由于張力變化帶來的布匹瑕疵，并用可以實現(xiàn)不用換齒輪就可變緯密的功能。同時，采用了高速響應(yīng)的變頻器GD200，方便了整機調(diào)速，不需要更換皮帶輪，實現(xiàn)了噴水織機變緯密同時變換車速。

由于整個系統(tǒng)采用了高運算速度的主控系統(tǒng)和高速高精的全伺服系統(tǒng)，使得WS900噴水織機電控系統(tǒng)具有緯密調(diào)節(jié)精度高、編織速度快、織物質(zhì)量高、維護量小的特點。目前整個系統(tǒng)的設(shè)計轉(zhuǎn)速度可達1000轉(zhuǎn)每分鐘。

圖2 WS900工藝控制流程

4.2 電氣配置（如圖3所示）

圖3 電氣配置圖

4.3 應(yīng)用特點

（1）使用永磁伺服直驅(qū)電機和專用伺服驅(qū)動器，極大簡化了織機的傳動系統(tǒng)，省去了織機的剎車盤、皮帶輪及相關(guān)附件，整體結(jié)構(gòu)簡單，維護方便；

（2）整合電子送經(jīng)、卷取伺服控制系統(tǒng)，具有織物恒張力控制，提高布面質(zhì)量；

（3）具有變車速、變緯密織造功能，支持多達8種緯密，可對應(yīng)8種車速，滿足特殊品種織造的需求。

（4）整合了儲緯器花型控制和變壓器，只需外配儲緯頭即可，支持四噴；

（5）變頻調(diào)速簡單方便，通過觸摸屏直接設(shè)定車速，無需更換皮帶輪；

（6）具有超啟動功能，滿足大扭矩啟動，兼有慢速點動功能；

（7）無需正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、星三角交流接觸器，避免了交流接觸器切換火花、易損壞的風(fēng)險；

（8）車速穩(wěn)定，電網(wǎng)的波動影響小；

（9）支持光電及光纖探緯，采用智能探緯算法，有效提高探緯成功率。

5 實施效果

（1） 產(chǎn)品質(zhì)量提升：集成送經(jīng)、卷取兩種工藝算法，具有自動調(diào)整張力和補償功能，有效減少開車痕，提升布匹質(zhì)量。

（2）消除停車檔：支持變頻超啟動，實現(xiàn)織機啟動時的扭矩超高倍率化，防止停車檔及第一緯的緯紗松弛。

（3） 張力恒定：實時張力控制，經(jīng)軸半徑變化自適應(yīng)參數(shù)修正，張力控制更加平穩(wěn)、精確，織機運轉(zhuǎn)更平穩(wěn)。

（4）兼容性強：集成織機控制器、電子卷取送經(jīng)、主軸驅(qū)動于一體的整體解決方案，兼容性更好。

（5）變速織造：無需更換皮帶輪即可滿足不同織造速度及慢速寸動速度需求，不同主軸速度適應(yīng)不同紗線，調(diào)節(jié)方便，應(yīng)用靈活。

6 結(jié)語

從智能化發(fā)展的大潮來看，高集成度、高速高精、節(jié)能高效、廣兼容性成為噴水織機的未來發(fā)展方向。

英威騰持續(xù)深耕紡織行業(yè)，貼近行業(yè)客戶需求，深度研究工藝流程，將“工藝”和“工控”相結(jié)合，開發(fā)出英威騰WS900噴水織機一體化智能電控制系統(tǒng)，為行業(yè)OEM客戶以及終端用戶創(chuàng)造價值，為紡織行業(yè)工藝電子化、裝備智能化、織造智能化保駕護航。

精觀彩點

深圳市英威騰電氣股份有限公司行業(yè)技術(shù)總監(jiān)段蘇振

自動化博覽：英威騰近年來在智能裝備行業(yè)的發(fā)展情況如何？取得了哪些突出成績？

段蘇振：英威騰近年來積極布局智能裝備行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品及解決方案，在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)機器人、智能樓宇、自動化碼頭、高端紡織與印包設(shè)備等相關(guān)細分市場，形成了有競爭力的產(chǎn)品及解決方案。

英威騰自2008年通過與行業(yè)龍頭——振華重工建立戰(zhàn)略合作關(guān)系，數(shù)十年來恪盡鉆研，在“智慧港口”建設(shè)工作中扮演著重要角色，彰顯了英威騰“中國芯”的魅力。英威騰作為第一個進入港口起重工程傳動領(lǐng)域的自主品牌。經(jīng)過數(shù)十年的不懈努力，產(chǎn)品不斷迭代升級，英威騰港口起重行業(yè)解決方案的應(yīng)用業(yè)績已全面覆蓋國內(nèi)的集裝箱和散貨碼頭，并在海外的越南、緬甸、印尼、蘇丹、墨西哥、瑞典等國家的集裝箱碼頭和散貨碼頭建立標(biāo)桿業(yè)績。近年來在振華重工總包的廈門遠海、青島前灣、上海洋山四期等自動化碼頭共計181臺AGV關(guān)鍵設(shè)備上替代國外主流品牌，得到了全面的配套并受到業(yè)主方的高度認可。目前，英威騰在岸電、輪胎吊、軌道吊、跨運車、門座機、皮帶機、卸船機等港口細分行業(yè)的產(chǎn)品及解決方案不斷推陳出新，致力于為港口行業(yè)提供更為專業(yè)細致、物超所值的產(chǎn)品和服務(wù)，讓客戶更具競爭力。

今年突如其來的疫情給我們生產(chǎn)、生活的各個方面造成很大影響，在支持防疫物資生產(chǎn)的工作中，英威騰發(fā)揮了自動化領(lǐng)軍企業(yè)的關(guān)鍵作用。英威騰在高端紡織與印包設(shè)備的完整解決方案服務(wù)于防疫急需的無紡布、N95口罩機的應(yīng)急生產(chǎn)。為保障口罩企業(yè)高效、高速、高質(zhì)運轉(zhuǎn)，英威騰結(jié)合自身優(yōu)勢，深度研發(fā)工藝流程，集合專業(yè)優(yōu)勢力量，以英威騰控制器、伺服、變頻器、觸摸屏為核心，打造出通用的無紡布平面口罩機、N95口罩機生產(chǎn)線控制系統(tǒng)應(yīng)用方案。

自動化博覽：英威騰在智能裝備領(lǐng)域的主要特點和優(yōu)勢是什么？應(yīng)用了哪些先進的智能技術(shù)？

段蘇振：英威騰在裝備制造領(lǐng)域的主要優(yōu)勢體現(xiàn)在以下方面：一是布局完整的工業(yè)自動化產(chǎn)品線，從云平臺、控制層、現(xiàn)場總線、驅(qū)動層、現(xiàn)場層，產(chǎn)品線布局完整，且覆蓋智能裝備制造涉及的重工業(yè)、輕工業(yè)領(lǐng)域。英威騰經(jīng)過數(shù)十年的不懈努力，產(chǎn)品不斷迭代升級，在公司確立的冶金、礦山、石油、壓縮機、機床、起重、紡織、印包等重點行業(yè)，形成了完善的產(chǎn)品及解決方案，并且積累了眾多的標(biāo)桿客戶資源。二是領(lǐng)先行業(yè)的研發(fā)能力，公司持續(xù)加大研發(fā)資源投入，占比30%的研發(fā)人員，可以為用戶提供快速、專業(yè)的定制化服務(wù)。

英威騰在智能裝備領(lǐng)域應(yīng)用了下列先進的智能技術(shù)：工業(yè)軟件、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)分析、云計算、智能識別等技術(shù)。

自動化博覽：智能裝備是高端裝備的核心，也是智能工廠運作的重要手段和工具，隨著新一代信息技術(shù)與工業(yè)化的不斷融合發(fā)展，英威騰在智能裝備領(lǐng)域有哪些創(chuàng)新的解決方案？

段蘇振：伴隨著裝備制造的產(chǎn)業(yè)升級，英威騰在數(shù)字化礦山、油田“四化”、數(shù)字化工廠、自動化碼頭、工業(yè)機器人、物聯(lián)網(wǎng)、起重機械智能防搖、高端紡織與印包設(shè)備等業(yè)務(wù)領(lǐng)域形成了具有競爭力的解決方案。

自動化博覽：目前正值中國制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，也恰是智能裝備發(fā)展的重要時期，圍繞用戶需求的發(fā)展與變化，我國智能裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也得到了前所未有的重視。您認為智能裝備的發(fā)展現(xiàn)狀還存在哪些問題？未來的發(fā)展趨勢是什么？

段蘇振：智能裝備行業(yè)存在的問題：一是與發(fā)達國家相比存在差距。我國智能制造裝備產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力薄弱，新型傳感、先進控制、關(guān)鍵芯片等核心技術(shù)受制于人，與國外先進企業(yè)相比，技術(shù)上仍存在一定的差距。二是企業(yè)規(guī)模與競爭力相對較弱。智能制造裝備產(chǎn)業(yè)在我國起步晚，國內(nèi)優(yōu)勢企業(yè)數(shù)量少，產(chǎn)業(yè)組織結(jié)構(gòu)小，競爭力弱。三是產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱，缺乏行業(yè)內(nèi)的支持。智能制造裝備產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，行業(yè)內(nèi)的配套企業(yè)整體實力較弱。四是智能裝備專業(yè)人才匱乏。

未來，我國智能裝備將呈現(xiàn)出自動化、集成化、智能化、綠色化的發(fā)展趨勢。自動化體現(xiàn)在裝備能根據(jù)用戶要求完成制造過程的自動化，并對制造對象和制造環(huán)境具有高度適應(yīng)性，實現(xiàn)制造過程的優(yōu)化于柔性生產(chǎn)；集成化體現(xiàn)在生產(chǎn)工藝技術(shù)、硬件、軟件與應(yīng)用技術(shù)的集成及設(shè)備的成套與跨學(xué)科高技術(shù)的集成，從而使設(shè)備不斷升級；智能化體現(xiàn)在將傳感技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、云計算“嵌入”裝備中，實現(xiàn)裝備的性能提升和“智能”；綠色化主要體現(xiàn)在產(chǎn)品從設(shè)計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的全生命周期中，資源消耗低、環(huán)境污染少，使企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。

摘自《自動化博覽》2020年5月刊