楊銳彪

(青島宏大紡織機(jī)械有限責(zé)任公司，山東 青島 266042)

0 引言

集中控制和智能互聯(lián)是紡織機(jī)械未來(lái)發(fā)展方向。

集中控制極大地簡(jiǎn)化了擋車工的操作、降低其勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率，同時(shí)也可將所有設(shè)備運(yùn)行狀況、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和產(chǎn)量等信息收集起來(lái)，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送到企業(yè)管理信息系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)設(shè)備基礎(chǔ)信息的掌握，從而對(duì)生產(chǎn)調(diào)配、設(shè)備維護(hù)、原料采購(gòu)及產(chǎn)品銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)行及時(shí)調(diào)控，全面控制企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

智能互聯(lián)分為設(shè)備的智能化控制和信息遠(yuǎn)程互聯(lián)兩部分。智能化控制的設(shè)備可以根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行情況自動(dòng)調(diào)整工藝參數(shù)，提高和控制產(chǎn)品質(zhì)量，降低對(duì)工人技術(shù)水平的依賴、減少企業(yè)用工，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)無(wú)人化、熄燈化生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。通過(guò)信息遠(yuǎn)程互聯(lián)，紡織機(jī)械制造企業(yè)可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程了解設(shè)備在紡織企業(yè)的運(yùn)行情況，診斷設(shè)備故障，提醒紡織企業(yè)對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)等，從而提高設(shè)備的使用壽命，為設(shè)備的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行提供保障。目前，用戶解決現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備電氣問題一般通過(guò)電話聯(lián)系工程師進(jìn)行技術(shù)支持，往往需要很長(zhǎng)時(shí)間才能找到問題主因，甚至要停產(chǎn)等待技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)解決。智能化控制系統(tǒng)需要考慮快速查找設(shè)備問題的方法，應(yīng)充分利用通訊技術(shù)將各控制單元組網(wǎng)，利用先進(jìn)的視覺、檢測(cè)技術(shù)獲取現(xiàn)場(chǎng)的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、計(jì)算，從而控制單機(jī)或系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 智能化清梳聯(lián)系統(tǒng)的單機(jī)控制應(yīng)用

隨著高科技產(chǎn)品的應(yīng)用，信號(hào)檢測(cè)傳感器、信號(hào)變送器、測(cè)量顯示與記錄儀表、計(jì)算機(jī)接口與數(shù)據(jù)采集技術(shù)、數(shù)據(jù)總線與通信技術(shù)、干擾抑制技術(shù)得到了飛速發(fā)展[1]，尤其在精準(zhǔn)性、高速性和實(shí)時(shí)性等方面表現(xiàn)非常突出，智能檢測(cè)、智能計(jì)算與控制技術(shù)的綜合應(yīng)用使單機(jī)控制性能得到了很大提升，其已在清梳聯(lián)系統(tǒng)單機(jī)控制中成功應(yīng)用。

1.1 智能檢測(cè)

應(yīng)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)設(shè)備環(huán)境(溫濕度傳感器)、設(shè)備狀態(tài)(溫度和振動(dòng)傳感器)、設(shè)備運(yùn)行(視覺和圖像技術(shù))、設(shè)備調(diào)整(精準(zhǔn)位移傳感器)、設(shè)備維護(hù)(能耗表)、RFID、圖像識(shí)別(二維碼)等進(jìn)行檢測(cè)和數(shù)據(jù)采集，通過(guò)相應(yīng)的轉(zhuǎn)換模塊顯示到終端，用PC機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析對(duì)比。

該技術(shù)在清梳聯(lián)系統(tǒng)中的主要應(yīng)用如下：

a) 顯示設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如運(yùn)行速度、管道壓力、稱重和位移，觀察設(shè)備的狀態(tài)曲線，掌握設(shè)備的運(yùn)行情況；

b) 對(duì)設(shè)備主要關(guān)鍵件進(jìn)行排列和對(duì)比，檢測(cè)不合格的樣本，對(duì)樣本進(jìn)行分級(jí)管理、質(zhì)量跟蹤，以及全生命周期管理；

c) 對(duì)設(shè)備的能耗情況進(jìn)行記錄和統(tǒng)計(jì)，如智能電表的總能耗、有功功率、無(wú)功功率、電壓、電流等，以分析設(shè)備用電的占比情況；

d) 檢測(cè)梳棉機(jī)生條指標(biāo)及其波動(dòng)情況，顯示生條質(zhì)量的趨勢(shì)圖和不勻率，并根據(jù)設(shè)定范圍進(jìn)行預(yù)警和超限停車功能。

1.2 智能計(jì)算

智能計(jì)算是人工智能化體系的一個(gè)分支，也是應(yīng)對(duì)AI趨勢(shì)的新計(jì)算形態(tài)。智能化工廠對(duì)設(shè)備提出“傻瓜化”要求，智能化控制系統(tǒng)應(yīng)具有自我管理與升級(jí)的能力。在智能化清梳聯(lián)控制系統(tǒng)中，在智能檢測(cè)提供精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，利用先進(jìn)的算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，同時(shí)結(jié)合系統(tǒng)大數(shù)據(jù)、專家系統(tǒng)達(dá)到更智能、更合理的控制功能，目前已應(yīng)用的有往復(fù)抓包機(jī)智能探包、平包系統(tǒng)[2]。

1.3 智能控制

智能控制的應(yīng)用包括智能預(yù)警和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其在清梳聯(lián)系統(tǒng)的主要應(yīng)用如下：

a) 通過(guò)溫度傳感器對(duì)清梳聯(lián)關(guān)鍵部位的溫度進(jìn)行檢測(cè)，與正常工作狀態(tài)的溫度曲線進(jìn)行對(duì)比分析，超出設(shè)定范圍提前預(yù)警，提醒維護(hù)工程師進(jìn)行檢修，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，避免出現(xiàn)重大損失。

b) 通過(guò)振動(dòng)傳感器對(duì)清梳聯(lián)設(shè)備關(guān)鍵部位及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，將設(shè)備檢測(cè)的振動(dòng)值與標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)值進(jìn)行對(duì)比分析，超過(guò)范圍時(shí)提前預(yù)警，可降低不合格品率和間接損失。

c) 通過(guò)視覺傳感器對(duì)清梳聯(lián)設(shè)備落棉部位的落棉進(jìn)行成分分析，當(dāng)落棉比例超過(guò)生產(chǎn)控制要求時(shí)，通過(guò)步進(jìn)電機(jī)加推桿機(jī)構(gòu)對(duì)設(shè)備隔距在線進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到生產(chǎn)工藝控制要求，提高產(chǎn)品合格率。

d) 通過(guò)壓差傳感器對(duì)清梳聯(lián)系統(tǒng)管道壓力進(jìn)行檢測(cè)，監(jiān)控管道里的原料流量，通過(guò)調(diào)整給棉速度和風(fēng)機(jī)風(fēng)量保證管道內(nèi)原料匹配需求，穩(wěn)定管道壓力，提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

e) 變頻器的應(yīng)用具有良好的啟動(dòng)特性、調(diào)速性能及節(jié)能，在大慣性負(fù)載的控制中可以進(jìn)行飛車啟動(dòng)，在特殊負(fù)載的控制中可以通過(guò)自適應(yīng)控制以取得最佳的控制效果，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

f) 盤式電機(jī)具有低速高轉(zhuǎn)矩、散熱性好、節(jié)省安裝空間等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用，采用專用控制器驅(qū)動(dòng)盤式電機(jī)，與普通三相異步電機(jī)(11 kW)相比可節(jié)能約25%。

g) 伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)了位置、速度和力矩的閉環(huán)控制，彌補(bǔ)了變頻器在低速和高速運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩不足的問題，在梳棉機(jī)高速高產(chǎn)運(yùn)行中提高了抗過(guò)載能力，滿足其瞬間負(fù)載波動(dòng)較大和快速反應(yīng)的要求，以降低機(jī)械噪聲，保持設(shè)備高速穩(wěn)定運(yùn)行。

h) 工業(yè)PC機(jī)的應(yīng)用，繼承了PC機(jī)豐富的軟件資源又降低了成本，提高了處理速度和通訊速度，信息存儲(chǔ)量大，易于將過(guò)程控制、批量控制及運(yùn)動(dòng)控制等結(jié)合為一體。具體應(yīng)用有梳棉機(jī)棉結(jié)在線檢測(cè)系統(tǒng)(通過(guò)工業(yè)PC機(jī)和視覺系統(tǒng)采集的圖像信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理和智能計(jì)算得出一定單位內(nèi)的棉結(jié)數(shù)量，為用戶提供參考信息)和蓋板隔距在線檢測(cè)系統(tǒng)(通過(guò)工業(yè)PC機(jī)和電渦流采集位移信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)分析處理后，在HMI或者手機(jī)上顯示錫林—蓋板的實(shí)時(shí)隔距值和趨勢(shì)圖)。

2 智能化清梳聯(lián)系統(tǒng)方案

隨著用工成本的不斷增長(zhǎng)，招工難、留工難已成為企業(yè)必須面對(duì)的問題，及時(shí)滿足客戶對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查驗(yàn)、對(duì)機(jī)臺(tái)質(zhì)量的動(dòng)態(tài)監(jiān)控要求，制定合理、詳細(xì)的設(shè)備保養(yǎng)計(jì)劃，隨時(shí)掌握整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)報(bào)表和能耗情況等，對(duì)清梳聯(lián)系統(tǒng)智能化提出了更高的要求?；谥悄芑夹g(shù)已在各單機(jī)上應(yīng)用或者在新的領(lǐng)域進(jìn)行的技術(shù)積累，將各單機(jī)的智能化技術(shù)整合并形成有效的控制和管理方案，結(jié)合上述需求及清梳聯(lián)系統(tǒng)的實(shí)際情況，筆者給出的智能化清梳聯(lián)系統(tǒng)控制方案如圖1所示。該方案將智能化清梳聯(lián)控制系統(tǒng)集中安裝，使各單臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)高速數(shù)字總線連接起來(lái)，同時(shí)在單臺(tái)設(shè)備上增加本地?cái)?shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能(SCADA)，搭載MES制造執(zhí)行管理系統(tǒng)和ROSS遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)，最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

圖1 智能化清梳聯(lián)系統(tǒng)控制方案

相比傳統(tǒng)的通訊連接，本系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：

a) 總線技術(shù)采用數(shù)字信號(hào)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，具有優(yōu)異的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能和遠(yuǎn)程故障診斷能力，可降低投資成本、空間和維護(hù)費(fèi)用；

b) 系統(tǒng)通用性強(qiáng)、兼容性較好，便于模塊化管理；

c) 各單機(jī)之間數(shù)據(jù)互通，可以根據(jù)各單機(jī)的實(shí)際狀態(tài)(產(chǎn)量、開車數(shù)量等)進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，保證系統(tǒng)運(yùn)行的連續(xù)性和生產(chǎn)效率[3]；

d) SCADA能夠正常掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，加快決策，提高生產(chǎn)效率；

e) MES制造執(zhí)行系統(tǒng)能夠高效配置生產(chǎn)資源、減少浪費(fèi)，實(shí)時(shí)管控生產(chǎn)流程，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)智能分析并指導(dǎo)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)效率；

f) 通過(guò)web服務(wù)器、WIFI等功能，隨時(shí)掌控生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)，及時(shí)提醒設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)維護(hù)；

g) ROSS遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)可滿足用戶對(duì)產(chǎn)品、效率、故障等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，降低運(yùn)營(yíng)成本；幫助用戶實(shí)現(xiàn)故障的快速維護(hù)(分析故障原因、提出解決方案)、設(shè)備程序的遠(yuǎn)程監(jiān)控和升級(jí)，降低維護(hù)費(fèi)用。

3 結(jié)語(yǔ)

清梳聯(lián)智能化技術(shù)的發(fā)展有助于紡織企業(yè)的技術(shù)升級(jí)和勞動(dòng)力成本降低。應(yīng)用智能檢測(cè)、智能計(jì)算技術(shù)，實(shí)現(xiàn)清梳聯(lián)智能化控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，滿足了用戶對(duì)生產(chǎn)調(diào)配、設(shè)備維護(hù)、原料采購(gòu)甚至產(chǎn)品銷售等環(huán)節(jié)進(jìn)行及時(shí)調(diào)控的需求，在信息化、智能化、能耗優(yōu)化、設(shè)備安全保護(hù)及遠(yuǎn)程維護(hù)等方面具有先進(jìn)性。