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設備前沿 

金屬軟管機械自動控制技術現狀和發展方向 金屬軟管技術在曆史上經歷了兩次重大的變革:手工機械化和大工業化。綜觀金屬軟管技術的發展史,金屬軟管機器在其中扮演了非常重要的角色。    隨着科學技術的飛速發展和市場競爭的愈加激烈,作為給金屬軟管行業提供技術裝備的金屬軟管機行業面臨着技術上的一次新飛躍,提供更加靈活、更高質量、更快響應的紡 織機械,充分滿足金屬軟管工藝要求,是時代對金屬軟管機行業的新要求,也是金屬軟管機企業發展的必由之路。現代控制技術和信息技術成為當前推動金屬軟管機械發展最主要的驅動 力。   金屬軟管機械自動控制技術的現狀   近十年來,金屬軟管機械自動控制技術應用水平有了較快的進步,幾乎用到了所有種類的自動化產品,主要包括控制、傳動控制、運動控制、現場總線、人機界面和傳感器。   (1)控制:PLC、PCC、IPC、FCS、DCS、專用控制器等。   (2)傳動控制:直流調速系統、交流變頻調速系統、開關磁阻電機、多單元同步系統等。   (3)運動控制:伺服、步進、運動控制器。   (4)現場總線:Profibus、Can等。   (5)人機界面: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傳感器。   其中PLC、單軸獨立驅動、多單元同步控制、基於網絡技術的數據通訊和在線檢測等技術,得到了廣氾的應用。   1 PLC是金屬軟管機械控制器最主要的選擇   無可爭議,可編程序控制器PLC是金屬軟管機械 量應用的控制器。PLC能提供高質量的輸入/出和 的實時監控能力,特別是它的可靠性已經得到充分的信任。   能夠提供多種現場總線、可擴展性及遠程I/O已經成為一些主流金屬軟管機廠商選擇PLC的關鍵衡量標準。   工業控制器中,我們應該重點關注的技術指標是:速度、可靠性、實時性。   2 以電力電子技術為代表的新型驅動技術得到廣氾的應用   隨着電力電子技術的發展,各種新型驅動技術在金屬軟管機械得到廣氾的應用。變頻調速、單軸驅動多軸同步、伺服等傳動技術得到廣氾應用。   相當多的金屬軟管機械是多單元重複結構如化纖紡絲機等,為了滿足一致性的要求,變頻調速的應用在金屬軟管機械中是必須和普遍的。80年代初期上海金屬軟管機電廠就引進了德國AEG公司的技術,生產可控硅變頻器。   隨着技術的發展,金屬軟管機械的傳動技術有了較大的變化,主要表現在:   單軸獨立驅動、多軸同步控制   採用單軸獨立驅動、多軸同步控制技術,滿足金屬軟管工藝對金屬軟管機械日益提高的要求,實現金屬軟管機的高速化和簡化機械結構,正在成為金屬軟管機械機電一體化的重要趨勢。例如四軸驅動粗紗機、自動絡筒機和多電機驅動劍杆織機等。   伺服驅動    近年來在金屬軟管機械領域,一些對快速性或位置有要求的機構中伺服驅動技術得到愈來愈多的重視和應用。很多驅動產品廠商配合金屬軟管機械的特殊需求,專門研製了 適應金屬軟管機械的伺服產品。如在金屬軟管機中很普遍的卷繞機構的反向驅動控制。也有企業在金屬軟管機中很普遍的高速往復機構中進行了伺服驅動的研究,如上海一金屬軟管機在精梳 機嵌板驅動上採用了高速伺服系統。   共直流母線   金屬軟管機械採用單軸獨立驅動、多軸同步控制方式后,不可避免的是一些電機處於發電工作 狀態,解決這個問題的 辦法是採用共直流母線技術。金屬軟管機一般為8000小時工作制,用電效率相當重要。多電機系統採用直流母線,有利於提高控制精度,有 利於電能的高效利用,也是實現斷電同步停車功能的必要條件。   金屬軟管機械使用的各種驅動系統和電機   ● 變頻器+交流異步電機   ● 變頻器+交流同步電機   ● 交流伺服電機   ● 直流無刷電機   ● 開關磁阻電機   為了滿足高速劍杆織機對啟動速度和啟、制動力矩的嚴酷要求,開關磁阻電機的特殊性能滿足了機器的特別要求。   3 現場總線    通訊的能力決定和影響着自動控制的水平,隨着網絡技術的發展,通過現場總線實現高速數據通訊,控制系統已經從模擬控制轉向數字控制。這一發展帶來的重大 變化和特點是:實現複雜的控制功能;實現分布式、現場化;抗干擾性能的極大提高;大量數據的實時採集以及共享。正如我們大家看到的,近年來,現場總線正迅 速成為金屬軟管機電一體化系統數據通訊的主流。   走在技術進步前列的金屬軟管機企業已經認識到現場總線對金屬軟管機械技術進步的重大作用,現場總線的應用推動 了金屬軟管機產品機電一體化和技術水平的提高。然而,現場總線對金屬軟管機械進步的重要影響還未被充分認識,還有相當部分的產品在使用點對點的邏輯控制和模擬控制方 式,這種技術限制了金屬軟管機械的前進步伐。   4 數字化的金屬軟管機械   國內主要的金屬軟管機械集團“太平洋機(集團)有限公司”早在2002年就提出了“發展數字化的金屬軟管機械,推動金屬軟管企業信息化”的發展方向。現在數字化金屬軟管機械的概念已被金屬軟管機行業認同,業內主要企業紛紛打出了數字化的旗號。   “數字化金屬軟管機械”的主要技術理念是:   (1)數字化的控制技術,就是以CPU為核心的控制器、以現場總線為主的工業通訊技術、以電力電子技術為基礎的現代驅動技術的綜合應用。   (2)設備數據的高速採集和傳送。從而達到產品能級提高和解決金屬軟管企業信息化建設中設備數據瓶頸的目的。   金屬軟管機械自動控制技術的發展方向   適應金屬軟管機械更快速度、更加靈活、更高質量、充分滿足金屬軟管工藝要求是金屬軟管機械自動控制技術發展的方向。   1 驅動   變頻調速在金屬軟管機領域已經得到廣氾的應用,伺服技術將是下一階段金屬軟管機械向多軸化發展的技術基礎。可以預見小功率伺服驅動器在單錠(軸)驅動方面會有很大的需求。   金屬軟管機械對驅動器的要求可以體現在:   (1)作為一種趨勢,伺服和變頻的逐漸融合是必然的,我們姑且稱其為驅動器。這種驅動器,要能夠具有靈活的可組態工作方式,如速度控制、位置控制、轉矩控制等的靈活切換。   (2)具備現場總線接口,能夠完成多軸同步控制和同上級控制器的通訊任務,能夠提供不同總線的可選件。   (3)支持共用直流母線技術。多個逆變器共用一個大功率整流器是發展方向。針對金屬軟管機械的特殊性,提高工作在發電狀態驅動軸的能量反饋效率是很有意義的課題。   (4)驅動器附加PLC和I/O功能,能夠完成一定的運算和邏輯控制,使驅動器演變成一個底層控制驅動單元,實現分散、現場的控制方式。   (5)對驅動器選擇的一個重要考量指標是能否提供豐富的軟件和調試工具,目前能夠滿足這個要求的供應商並不多。   作為金屬軟管機械的特殊需求,滿足金屬軟管機械高速往復運動的伺服驅動器和電機,將會有很好的市場。   2 現場總線   現場總線無疑是現代工業控制技術發展中最令人振奮的技術之一。它解決了控制器高速運算能力同驅動器信息交換的瓶頸難題,又大幅提升了工業通訊的可靠性。伴隨着現場總線技術的應用,我們有必要改變某些傳統控制方式,充分發揮高速通訊能力以完成更高的控制要求。   作為控制器和驅動器的供應商,現在已經開始提供適應多種現場總線的可選件。通訊的開放性和可選件合理的價格將是客戶選擇供應商的重要條件。   工業以太網技術必將成為現場總線中的主流技術和發展的關注焦點。從技術的發展來看,以太網技術將很快可以廣氾的直接用於設備層,這將給工業自動化帶來巨大的變化。   3 客戶定製化    面對競爭愈加激烈的金屬軟管機市場,雷同化的控制系統阻礙了技術的保密和進步。可以斷言,客戶定製化的控制系統將得到快速發展。這是因為金屬軟管機企業 有需求,技術上有可能。針對特定客戶定製的控制和驅動系統,能有效的保護金屬軟管機企業的技術祕密,充分凸顯企業特色。   4 遠程診斷技術    中國的金屬軟管機市場吸引着全世界的金屬軟管機企業,中國的金屬軟管機企業也在大步走向世界。客戶要求和競爭地域的變化,帶來的新課題是如何為客戶提供 迅捷的技術服務。解決這個問題的方法,就是在實現金屬軟管機械數字化的基礎上,通過有線或無限的技術手段實施遠程診斷。   金屬軟管機械行業已經迎來了新一輪的競爭,金屬軟管機技術的進步也使自動控制技術的重要性凸顯出來。充分應用當代 的自動控制技術,提高金屬軟管機械的技術能級,滿足金屬軟管企業的新要求,是我們的努力方向。

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