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2 總體思路

    圓網(wǎng)印花機以其速度快、產(chǎn)量高一直受到紡織印染企業(yè)的青睞，采用圓網(wǎng)印花機生產(chǎn)的花布占印花布總產(chǎn)量的80%以上。圓網(wǎng)印花機就其傳動系統(tǒng)上可分為機械集體傳動式和電機獨立傳動式兩種。

    傳統(tǒng)的機械式集體傳動圓網(wǎng)印花機，是通過一個機械傳動鏈將圓網(wǎng)與印花導(dǎo)帶同步運轉(zhuǎn)的，其特點是：機械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、運動部件多、傳動鏈長、電氣系統(tǒng)簡單。

    然而機械式集體傳動的圓網(wǎng)印花機不可避免地存在許多問題，主要是：

    1）機械式印花機對花速度慢，對花次布多，生產(chǎn)效率低。

    2）機械磨損后易出現(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，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)高檔精細花型的生產(chǎn)。

    本項目所研究的控制系統(tǒng)，就是將每只圓網(wǎng)分別采用一臺電機驅(qū)動，印花導(dǎo)帶單獨用電機驅(qū)動，由計算機伺服系統(tǒng)控制所有圓網(wǎng)電機跟隨印花導(dǎo)帶同步運行，革除了機械傳動鏈，使其機械傳動結(jié)構(gòu)簡單，運動環(huán)節(jié)少，徹底解決機械傳動易磨損、易“跑花”問題，從而提高印花布的生產(chǎn)質(zhì)量。由于采用計算機控制系統(tǒng)，還能夠?qū)崿F(xiàn)自動對花操作，提高了生產(chǎn)效率；導(dǎo)帶與圓網(wǎng)速度差可以通過計算機調(diào)整，以適合生產(chǎn)各種精細花型的印花要求，提高了印花產(chǎn)品的檔次。采用電機獨立傳動技術(shù)，提高了圓網(wǎng)印花機的技術(shù)水平和整機性能，主要技術(shù)指標(biāo)能夠達到國外新型圓網(wǎng)印花機技術(shù)水平。該項技術(shù)產(chǎn)品即能與主機生產(chǎn)廠新機配套，又能廣泛用于舊機型改造，適合國情，具有巨大的應(yīng)用前景。

3 技術(shù)方案論證

    該項目是研制一個多電機同步傳動的伺服控制系統(tǒng)，面對著老機改造的多種復(fù)雜情況，為了達到電機獨立傳動的目的，制定了以下技術(shù)方案：

    1）傳動系統(tǒng)改進

    對機械集體傳動圓網(wǎng)印花機的傳動系統(tǒng)進行改動，去除原機械傳動系統(tǒng)，只保留主電機到印花導(dǎo)帶之間傳動關(guān)系。同時設(shè)計精密傳動機構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方式靈活多樣，可以完全適用于不同機型的結(jié)構(gòu)空間，能使電機的運動精確傳動到印花圓網(wǎng)上。

    2）速度檢測裝置

    要實現(xiàn)計算機控制下的同步運行，必須能夠精確測量印花導(dǎo)帶的運行速度，采用光電編碼器檢測是常用的方法。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)印花機是在動態(tài)下完成印花過程，印花圓網(wǎng)的運行速度必須嚴格同步與印花導(dǎo)帶的運行速度，實時性要求高。每只圓網(wǎng)在運行時可以隨時接受人工指令，調(diào)整其運行速度，再回到同步運行狀態(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)是一個多電機高精度同步傳動的伺服控制系統(tǒng)，其原理框圖如下：

    工作原理：由光電編碼器檢測印花導(dǎo)帶速度，經(jīng)光電編碼器信號處理計算機，送給上位主計算機，主機再將速度信號送給下位分機單片機，分機再將信號送給步進電機驅(qū)動器，拖動步進電機并通過直聯(lián)減速器帶動圓網(wǎng)轉(zhuǎn)動，以達到圓網(wǎng)與導(dǎo)帶之間以及圓網(wǎng)之間的高精度同步運行，滿足印花精度。

    主機板上帶有液晶顯示屏及系統(tǒng)進行操作按鍵，可顯示系統(tǒng)各種運行狀態(tài)和故障診斷，并可對系統(tǒng)進行操作和參數(shù)設(shè)置。

    分機帶有圓網(wǎng)小操作臺和圓網(wǎng)位置傳感器，可對每臺圓網(wǎng)進行自動對花和人工微調(diào)對花調(diào)整。

4.2 具體實施方案

    為了達到本系統(tǒng)的研制目標(biāo)，我們采用以下技術(shù)措施：

    1）采用進口高品質(zhì)光電編碼器作為印花導(dǎo)帶速度的檢測裝置，可以在惡劣的環(huán)境條件下可靠工作，并可以精確測量導(dǎo)帶及印花布的速度。

    2）優(yōu)化設(shè)計的高速脈沖接口可以保證在惡劣條件下傳送脈沖信號，距離長達上百米而沒有脈沖丟失。

    3）獨特的檢測結(jié)構(gòu)可保證所有機型的印花導(dǎo)帶都能做到精確測量。

    4）專門設(shè)計并由國外專業(yè)制造廠家生產(chǎn)的精密傳動機構(gòu)，能使電機的運動精確傳動到印花圓網(wǎng)上。其結(jié)構(gòu)緊湊，可以適用于不同機型的傳動機構(gòu)中。其優(yōu)異的性能無需專門的維護，減少用戶使用過程中的困難。

    5）用步進電機驅(qū)動，同步準確而又維護簡單。后期維修費用小，造價低。

    6）模塊化、標(biāo)準化分布式多計算機控制系統(tǒng)的設(shè)計，可方便組成任意色位的多軸控制系統(tǒng)（實際應(yīng)用8—16套色），系統(tǒng)維護使用非常方便。

    7）智能化計算機專家自診斷設(shè)計，可以實時檢測系統(tǒng)的工作狀態(tài)、故障情況、提供操作和維修幫助。同時智能化系統(tǒng)可以將故障部位暫時“掛起”，而不影響整機的正常工作。

    8）控制系統(tǒng)以最簡單的“握手”方式與原機電機控制系統(tǒng)組合，智能化伺服系統(tǒng)使整機改造變得非常簡單。

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

    表1 系統(tǒng)主要性能指標(biāo)

6 項目產(chǎn)品與同類產(chǎn)品比較

    本產(chǎn)品與同類產(chǎn)品之對比見表2。

    表2 本產(chǎn)品與國內(nèi)外產(chǎn)品比較

    針對圓網(wǎng)印花機改造為獨立傳動、自動對花系統(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STORK生產(chǎn)的刮刀式圓網(wǎng)印花機，且價格高于本產(chǎn)品一倍以上，國內(nèi)市場占有率極低。

7 技術(shù)成熟性和可靠性

    該項目樣機安裝調(diào)試成功后，又進行了定型設(shè)計和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計、標(biāo)準化設(shè)計，使該項目的控制系統(tǒng)更加規(guī)范、可靠性更高。主要有以下幾個方面：

    1）將光電檢測裝置設(shè)計定型，專門針對 STORK公司RDⅢ和RDⅣ型圓網(wǎng)印花機，MBK2000型圓網(wǎng)印花機的檢測機構(gòu)進行設(shè)計，可靠性、穩(wěn)定性極高。

    2）優(yōu)化設(shè)計的高速脈沖接口，可以滿足現(xiàn)場高溫、電火花、強腐蝕氣體等惡劣環(huán)境下可靠地長距離傳送檢測脈沖，保證信號不變形、不丟失。

    3）專門設(shè)計的高速脈沖處理電路，經(jīng)進一步修改后，由專業(yè)廠家封裝成專用電路模塊，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

    4）專為老機改造而“量體”設(shè)計的精密減速機構(gòu)，結(jié)構(gòu)更緊湊，其性能的可靠性和使用壽命等各項指標(biāo)均能達到世界一流水平。

    5）專門改型設(shè)計并由專業(yè)生產(chǎn)廠家設(shè)計生產(chǎn)的步進電機及其控制器，更能滿足圓網(wǎng)印花機的工作特性，滿足生產(chǎn)現(xiàn)場24小時連續(xù)高速運轉(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改進，其實用性不斷得到完善和加強。

8 系統(tǒng)先進性和成果應(yīng)用

8.1 系統(tǒng)先進性

    1）圓網(wǎng)與導(dǎo)帶之間的速度差可以很方便地根據(jù)花型和織物的特點進行調(diào)整；

    2）圓網(wǎng)可以在運行前進行自動對花調(diào)整；

    3）計算機對圓網(wǎng)進行實時監(jiān)控，可以避免由于圓網(wǎng)不同步造成的跑花現(xiàn)象；

    4）計算機的多參數(shù)監(jiān)控功能，為操作工提供速度、計長、計時、故障等運行數(shù)據(jù)，使設(shè)備操作更加方便；

    5）此項技術(shù)屬國內(nèi)首創(chuàng)，達到國際90年代末新型圓網(wǎng)印花機水平；

    6）2000年10月19日由陜西省機械工程學(xué)會組織專家召開了現(xiàn)場評議推廣會，與會專家對本系統(tǒng)給予了高度評價；

    7）該項目產(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，鑒定意見認為本系統(tǒng)整體技術(shù)達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

8.2 成果應(yīng)用

    利用該項目為以下用戶完成圓網(wǎng)印花機技術(shù)改造，提高產(chǎn)品質(zhì)量：

    1999年5月在陜西第三印染廠第一臺改造成功，從該廠近三年的使用情況表明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，運行狀態(tài)良好。

    遼寧熊岳印染廠的STORK RDⅢ型圓網(wǎng)印花機于1975年引進，1990年因機臺老化擬將其報廢處理。1999年底由本公司為其成功的實施了設(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，是80年代初引進的，因年久失修而停滯多年。1999年初經(jīng)上海一家公司為其進行設(shè)備改造，至2000年底該企業(yè)花費約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)濟損失。2001年4月本公司利用本項目只需不到二十天時間就完成了生產(chǎn)線的改造，同時為企業(yè)帶來很好的經(jīng)濟效益。

    巴基斯坦的佛斯拉巴德是一個紡織城，也是一個高溫地區(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，運行可靠，受到ARZOO公司的好評。

    浙江紹興永通印染有限公司，2001年5月第一臺改造成功后，現(xiàn)有四臺圓網(wǎng)印花機先后改造成功，2001年凈增產(chǎn)值1000多萬元。

    遼寧中新印染有限公司，也有四臺寬幅圓網(wǎng)印花機先后改造成功，為企業(yè)帶來了較大的經(jīng)濟效益，2001年凈增產(chǎn)值1500多萬元。

9 市場的應(yīng)用前景

9.1 產(chǎn)品特點

    圓網(wǎng)印花機獨立傳動、自動傳動系統(tǒng)，是針對國內(nèi)外眾多印染企業(yè)的圓網(wǎng)印花機普遍存在的縱向跑花問題，采用多計算機伺服控制技術(shù)設(shè)計的。該系統(tǒng)既可用于主機生產(chǎn)廠家新機配套，又可用于舊機型改造，且技術(shù)指標(biāo)達到國外九十年代末新型機水平。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)備的費用，另一方面可提高印染產(chǎn)品質(zhì)量以減少經(jīng)濟損失。

9.2 本項目經(jīng)濟和社會效益及應(yīng)用前景

    改造一條舊生產(chǎn)線的費用48萬元人民幣，購買一條國外新生產(chǎn)線的費用大于500萬人民幣。目前已利用本項目完成舊生產(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1.2億市場容量，同時為國家節(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)廠家有樣機在生產(chǎn)中使用，國外有一家公司在國內(nèi)有樣機，但其價格是該項目產(chǎn)品價格的2倍以上。本產(chǎn)品市場占有率大于95%，所以該項目產(chǎn)品的市場潛力非常廣闊。

10 小結(jié)

    我公司自1999年5月第一臺樣機改造成功以來，先后改造了7種不同型號、不同國家生產(chǎn)的老式圓網(wǎng)印花機，均取得滿意的效果。同時向巴基斯坦、印度尼西亞等國家出口。國內(nèi)累計有超過50臺圓網(wǎng)印花機成功地用本系統(tǒng)進行了改造，所有系統(tǒng)都在正常運行，為印染企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟效益，受到用戶的好評。并為黃石紡織機械廠、上海印染機械廠等四家國內(nèi)最大的主機生產(chǎn)廠家指定配套，市場占有率95%以上，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

    由此可見，采用高新技術(shù)及先進的自動化控制技術(shù)改造和提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)裝備水平，具有極大的現(xiàn)時意義和市場發(fā)展?jié)摿�，可以大大增強國�?nèi)企業(yè)在國際市場的竟?fàn)幠芰Γ�以迎接入世的挑�?zhàn)。