*在传统圆网印花机上的应用实践
- 发布时间：2010/7/9 14:58:42
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“入世”对中国的传统工业是一次*的发展机遇，尤其将会在今后相当一段时期内整激比较优势的纺织工业的发展潜力。目前印染行业存在的突出问题是产品技术含量低，产品档次上不去。其根本原因是生产设备老化和技术装备水平落后。中国加入WTO后，提高产品科技含量，进一步在精、深、细加工上做文章，提高产品附加值，已成为业内外的共识。装备的技术含量高低很大程度上决定产品的技术含量和产品竞争力的强弱。因此，采用*的自动化技术改造和提升传统的圆网印花机，符合于印染行业入世后的发展需求。
２ 总体思路
圆网印花机以其速度快、产量高一直受到纺织印染企业的青睐，采用圆网印花机生产的花布占印花布总产量的80%以上。圆网印花机就其传动系统上可分为机械集体传动式和电机独立传动式两种。
传统的机械式集体传动圆网印花机，是通过一个机械传动链将圆网与印花导带同步运转的，其特点是：机械结构复杂、运动部件多、传动链长、电气系统简单。
然而机械式集体传动的圆网印花机不可避免地存在许多问题，主要是：
1）机械式印花机对花速度慢，对花次布多，生产效率低。
2）机械磨损后易出现“跑花”现象，从而降低印花精度，合格率降低。
3）设备维修量呈递增趋势，维修成本逐年增加。
4）印花导带与圆网之间速差不可调整，不能适应精细花型的生产。
本项目所研究的控制系统，就是将每只圆网分别采用一台电机驱动，印花导带单独用电机驱动，由计算机伺服系统控制所有圆网电机跟随印花导带同步运行，革除了机械传动链，使其机械传动结构简单，运动环节少，*解决机械传动易磨损、易“跑花”问题，从而提高印花布的生产质量。由于采用计算机控制系统，还能够实现自动对花操作，提高了生产效率；导带与圆网速度差可以通过计算机调整，以适合生产各种精细花型的印花要求，提高了印花产品的档次。采用电机独立传动技术，提高了圆网印花机的技术水平和整机性能，主要技术指标能够达到国外新型圆网印花机技术水平。该项技术产品即能与主机生产厂新机配套，又能广泛用于旧机型改造，适合国情，具有巨大的应用前景。
３ 技术方案论证
该项目是研制一个多电机同步传动的伺服控制系统，面对着老机改造的多种复杂情况，为了达到电机独立传动的目的，制定了以下技术方案：
1）传动系统改进
对机械集体传动圆网印花机的传动系统进行改动，去除原机械传动系统，只保留主电机到印花导带之间传动关系。同时设计精密传动机构，使其结构紧凑、安装方式灵活多样，可以*适用于不同机型的结构空间，能使电机的运动传动到印花圆网上。
2）速度检测装置
要实现计算机控制下的同步运行，必须能够测量印花导带的运行速度，采用光电编码器检测是常用的方法。要做到高抗干扰和高可靠性，能在较差的环境下稳定工作。
3）同步控制系统
圆网印花机是在动态下完成印花过程，印花圆网的运行速度必须严格同步与印花导带的运行速度，实时性要求高。每只圆网在运行时可以随时接受人工指令，调整其运行速度，再回到同步运行状态。印花圆网的数量根据花色的不同在8-16只范围内变化，控制系统的组成结构必须便于满足变化。
４ 系统组成
４．１ 控制系统原理及框图
本系统是一个多电机高精度同步传动的伺服控制系统，其原理框图如下：
工作原理：由光电编码器检测印花导带速度，经光电编码器信号处理计算机，送给上位主计算机，主机再将速度信号送给下位分机单片机，分机再将信号送给步进电机驱动器，拖动步进电机并通过直联减速器带动圆网转动，以达到圆网与导带之间以及圆网之间的高精度同步运行，满足印花精度。
主机板上带有液晶显示屏及系统进行操作按键，可显示系统各种运行状态和故障诊断，并可对系统进行操作和参数设置。
分机带有圆网小操作台和圆网位置传感器，可对每台圆网进行自动对花和人工微调对花调整。
４．２ 具体实施方案
为了达到本系统的研制目标，我们采用以下技术措施：
１）采用进口高品质光电编码器作为印花导带速度的检测装置，可以在恶劣的环境条件下可靠工作，并可以测量导带及印花布的速度。
２）优化设计的高速脉冲接口可以保证在恶劣条件下传送脉冲信号，距离长达上百米而没有脉冲丢失。
３）*的检测结构可保证所有机型的印花导带都能做到测量。
４）专门设计并由国外专业制造厂家生产的精密传动机构，能使电机的运动传动到印花圆网上。其结构紧凑，可以适用于不同机型的传动机构中。其优异的性能无需专门的维护，减少用户使用过程中的困难。
５）用步进电机驱动，同步准确而又维护简单。后期维修费用小，造价低。
６）模块化、标准化分布式多计算机控制系统的设计，可方便组成任意色位的多轴控制系统（实际应用8—16套色），系统维护使用非常方便。
７）智能化计算机专家自诊断设计，可以实时检测系统的工作状态、故障情况、提供操作和维修帮助。同时智能化系统可以将故障部位暂时“挂起”，而不影响整机的正常工作。
８）控制系统以zui简单的“握手”方式与原机电机控制系统组合，智能化伺服系统使整机改造变得非常简单。
５ 系统的主要性能指标
系统的主要性能指标见表1。
| 输入电源 | 三相380V±10%（AC）50HZ |
| 输入功率 | 8ｋVA |
| zui高运行车速 | 100ｍ／ｍｉｎ |
| 网头传动方式 | 电机独立传动 |
| 换网操作 | 方便、快捷 |
| 纵向对花精度 | ±0.1mm |
| 纵向对花稳定性 | 稳定、不跑花 |
| 纵向对花操作 | 自动 |
| 适应花色品种 | 精细花型 |
| 圆网与导带速差 | －8‰～+8‰可调 |
| 整机运行状态显示 | 大屏幕液晶显示 |
| 运行故障维修指导 | 计算机专家系统故障提示 |
| 设备维修 | 方便 |
表1 系统主要性能指标
６ 项目产品与同类产品比较
本产品与同类产品之对比见表2。
表2 本产品与国内外产品比较
| 对比内容 | 德高印染 | 奥地利 |
| 国内售价（12单元） | 48万元人民币 | 12万美元 |
| 对花精度 | ±0.1mm | ±0.1mm |
| 网头改造 | 可随机提供半开式网头 | 不改造、保持原封闭式网头 |
| 网头传动 | 步进电机单独控制 | 步进电机单独控制 |
| 控制器安装方式 | 控制柜整体安装 | 控制箱单独安装 |
| 控制器可靠性 | 运行环境好、不易损 | 运行环境差、易损 |
| 控制系统结构 | 模块化、维护方便 | 独立式、维护不方便 |
| 传感器防护 | 防护等级高、不易损 | 无防护、易损 |
| 光电编码器连接 | 柔性直接连接、寿命长 | 弹性连接器连接、寿命短 |
| 网头操作台 | 标准图形化6键操作台、直观 | 组合式4键操作台、不直观 |
| 步进电机驱动电源 | 外购标准件、配件易购 | 非标件、配件不易购 |
| 主机显示 | 大屏幕、多参数同屏液晶显示 | 数码管显示单个参数 |
| 分机运行状态显示 | 液晶实时显示 | 无 |
| 运行参数锁定功能 | 可锁定当前对花参数 | 无 |
| 故障分析专家系统 | 可对维护提供指导 | 无 |
| 随机参数设定功能 | 安装调试方便 | 无 |
| 统一自动对花操作 | 可节省对花时间 | 无 |
针对圆网印花机改造为独立传动、自动对花系统的还有荷兰STORK公司，在性能技术指标上与本产品基本相同，其改造设备只针对STORK生产的刮刀式圆网印花机，且价格高于本产品一倍以上，国内*极低。
７ 技术成熟性和可靠性
该项目样机安装调试成功后，又进行了定型设计和结构优化设计、标准化设计，使该项目的控制系统更加规范、可靠性更高。主要有以下几个方面：
1）将光电检测装置设计定型，专门针对 STORK公司RDⅢ和RDⅣ型圆网印花机，MBK2000型圆网印花机的检测机构进行设计，可靠性、稳定性*。
2）优化设计的高速脉冲接口，可以满足现场高温、电火花、强腐蚀气体等恶劣环境下可靠地长距离传送检测脉冲，保证信号不变形、不丢失。
3）专门设计的高速脉冲处理电路，经进一步修改后，由专业厂家封装成电路模块，提高了系统的可靠性和稳定性。
4）专为老机改造而“量体”设计的精密减速机构，结构更紧凑，其性能的可靠性和使用寿命等各项指标均能达到世界*水平。
5）专门改型设计并由专业生产厂家设计生产的步进电机及其控制器，更能满足圆网印花机的工作特性，满足生产现场24小时连续高速运转的需要。
6）不断分析用户的反馈意见，将系统的控制软件不断升级改进，其实用性不断得到完善和加强。
８ 系统*性和成果应用
８．１ 系统*性
１）圆网与导带之间的速度差可以很方便地根据花型和织物的特点进行调整；
２）圆网可以在运行前进行自动对花调整；
３）计算机对圆网进行实时监控，可以避免由于圆网不同步造成的跑花现象；
４）计算机的多参数监控功能，为操作工提供速度、计长、计时、故障等运行数据，使设备操作更加方便；
５）此项技术属国内*，达到90年代末新型圆网印花机水平；
６）2000年10月19日由陕西省机械工程学会组织专家召开了现场评议推广会，与会专家对本系统给予了高度评价；
７）该项目产品于2001年5月通过了陕西省经贸委组织的新产品投产鉴定，鉴定意见认为本系统整体技术达到国内水平。
８．２ 成果应用
利用该项目为以下用户完成圆网印花机技术改造，提高产品质量：
1999年5月在陕西第三印染厂*台改造成功，从该厂近三年的使用情况表明，系统运行稳定、可靠，运行状态良好。
辽宁熊岳印染厂的STORK RDⅢ型圆网印花机于1975年引进，1990年因机台老化拟将其报废处理。1999年底由本公司为其成功的实施了设备改造，救活了一条生产线，为企业节约了可观的设备投资。
上海华纶印染有限公司的STORK RDⅣ型圆网印花机，是80年代初引进的，因年久失修而停滞多年。1999年初经上海一家公司为其进行设备改造，至2000年底该企业花费约100万元的技改投资未改造成功，使企业为此蒙受了巨大的经济损失。2001年4月本公司利用本项目只需不到二十天时间就完成了生产线的改造，同时为企业带来很好的经济效益。
巴基斯坦的佛斯拉巴德是一个纺织城，也是一个高温地区，该系统在安装成功后，经受了该地区高温环境的考验，运行可靠，受到ARZOO公司的好评。
浙江绍兴永通印染有限公司，2001年5月*台改造成功后，现有四台圆网印花机先后改造成功，2001年净增产值1000多万元。
辽宁中新印染有限公司，也有四台宽幅圆网印花机先后改造成功，为企业带来了较大的经济效益，2001年净增产值1500多万元。
９ 市场的应用前景
９．１ 产品特点
圆网印花机独立传动、自动传动系统，是针对国内外众多印染企业的圆网印花机普遍存在的纵向跑花问题，采用多计算机伺服控制技术设计的。该系统既可用于主机生产厂家新机配套，又可用于旧机型改造，且技术指标达到国外九十年代末新型机水平。该产品的推广应用，一方面可为印染厂家节约更新设备的费用，另一方面可提高印染产品质量以减少经济损失。
９．２ 本项目经济和社会效益及应用前景
改造一条旧生产线的费用48万元人民币，购买一条国外新生产线的费用大于500万人民币。目前已利用本项目完成旧生产线的改造50多条生产线，为企业节省设备投资2.3亿元人民币，节约外汇2600多万美元。预计今后国内及东南亚国家还有300多条生产线需要改造，即有1.2亿市场容量，同时为国家节省2亿美元外汇。目前国内还没有同类产品的生产厂家有样机在生产中使用，国外有一家公司在国内有样机，但其价格是该项目产品价格的2倍以上。本产品*大于95%，所以该项目产品的市场潜力非常广阔。
１０ 小结
我公司自1999年5月*台样机改造成功以来，先后改造了7种不同型号、不同国家生产的老式圆网印花机，均取得满意的效果。同时向巴基斯坦、印度尼西亚等国家出口。国内累计有超过50台圆网印花机成功地用本系统进行了改造，所有系统都在正常运行，为印染企业带来了良好的经济效益，受到用户的好评。并为黄石纺织机械厂、上海印染机械厂等四家大的主机生产厂家配套，*95%以上，取得了较好的经济效益和社会效益。
由此可见，采用*及*的自动化控制技术改造和提升传统产业的技术装备水平，具有*的现时意义和市场发展潜力，可以大大增强国内企业在市场的竟争能力，以迎接入世的挑战。