周 舜

（荆楚理工学院，湖北 荆门 448000）

通过数十年的科研努力，我国纺织行业取得了世界瞩目的骄人成绩，更是我国稳定人民币汇率、平衡国际收支、解决社会就业等可持续性发展政策的执行保证。纺织机械设备作为支撑纺织工作正常运转的重要基础，其电气自动化控制系统技术更是制约纺织机械发展的关键。

1 纺织机械电气自动化控制系统技术概述

1.1 纺织机械与电气自动化的含义

纺织机械即将天然纤维（棉花、蚕丝、动物毛等）、化学纤维（人工合成或天然高分子化合物）等加工为纺织品的机械设备，从广义上理解还应包括生产化学纤维的化工机械。

而电气自动化是指电力电子、信息处理、自动控制等电气工程类方面的技术，广泛应用于国防、农业、工业等领域，是一门新兴的高等院校学科，人才缺口极大。

1.2 电气自动化应用于纺织机械的价值

一方面，将电气自动化控制系统应用于纺织机械中，是提升相关行业工作效率的重要革新方向。我国社会经济与科学技术不断发展，大众生活品质随之提升，对于高品质纺织品的需求日益增加。因此，纺织业进行革新，改变传统生产方式，将电气自动化控制技术融入设备，不仅降低了人力资源的浪费，提升了工作效率，缩短了生产周期，还解决了一定的行业污染问题，加深了纺织行业高新科技应用程度。

另一方面，在提升整体效率的同时，电气自动化控制系统对于提升纺织品质量也有着重要的推动作用。过去，我国纺织行业在纺织品质量监测、自动化检测等方面存在不足，在一定程度上影响了对外出口与对外贸易。随着电气自动化控制系统与纺织机械的深度融合，自动化检测技术、智能化控制技术水平也随之上升，大大提升了我国纺织品在世界经济市场中的竞争力[1]。

1.3 电气自动化应用于纺织机械的问题

（1）我国纺织机械往往因为发展类型的不同，电气自动化程度与应用技术也会有所不同。如棉纺、织造等电气自动化控制程度较为发达，但化纤等程度较低，还存在一定的提升空间。

（2）作为一门新兴学科，电气自动化专业人才极为匮乏，无法满足国内外发展需求，导致在一定程度上阻碍了相关技术的发展。同时，部分纺织企业虽然引进了高端的自动化纺织机械，但现有员工的专业技能、综合素质等

投稿日期：2020-01-24

作者简介：周舜（1996— ），男，汉族，湖北罗田人，本科生；研究方向：电气工程及自动化。存在一定的不足，无法有效发挥其真正功用，这对于相应的技术发展也带来了不良影响。

2 纺织机械电气自动化控制系统技术研究

2.1 电气自动化控制系统Web语言

Web计算机编程语言可分为静态与动态两种，静态通常就是超文本标记语言，而动态则是执行灵活的互联网程序，如Java、英文超级文本预处理语言（Hypertext Preprocessor，PHP）等。Web技术以其开放性、灵活性等被广泛应用于机械自动化控制系统的开发，是当前纺织机械的主流开发技术之一。以B/S为最流行的体系结构进行相关系统的开发，应注意3个方面。

第一，纺织机械自动化系统开发数据描述中，可使用以万维网联盟（World Wide Web Consortium，W3C）为基础定制的可扩展标记语言（Extensible Markup Language，XML）数据为交换标准进行描述，并且应建立树形模型来对XML数据文件进行描述，同时将每一个应用模块与树形模型进行一一匹配，如应用本身划分为“根”，程序、数据等信息为“树枝”节点，且需要将下属“树杈”子节点与其相对性的具体单位做好关联。

第二，以W 3 C为基础形成的文档对象模型（Document Object Model，DOM）规范对于XML数据文件来说是较为良好的操作与访问方式，可以保证在实际应用过程中让XML与应用不具关联，仅作为跨平台的一种编程语言。以此为基础，在自动化控制及系统中可以使用DOM作为接口，利用XML、超文本标记语言（Hyper Text Markup Language，HTML）文档提升其可靠性、扩张性。如人们较为熟知的microsoft DOM引擎，目前可最大限度地发挥DOM的功用，以便开发数据驱动。

第三，在纺织机械自动化控制系统中，可使用XQL语言作为查询语言，并充当实际数据文件内容。相较于结构化查询（Structured Query Language，SQL）语言，二者存储方式具有较大差异，SQL无法对同属元素展开索引，且无法对绑定数目字段进行相关操作。反观XQL语言，却可以将XML中文件进行一对一、一对多的查询，并利用DOM引擎进行优化、提升[2]。

2.2 电气自动化控制系统设计方案

纺织机械电气自动化控制系统设计应遵循其基本工作原理，分别设计软件与硬件，从而让电气自动化技术最大限度地发挥自身功用。

首先，控制系统基本工作原理就是主电机带动工作轴上的编码器产生伺服电机控制参数信号，在该信号传入伺服控制器后，传回伺服电机时与编码器反馈信号共同形成一个相对封闭的控制形式，从而促动纺织机械开始自动化运转。主编码器产生的基本信号是其他工作轴的参考控制信号，并保证内部总线让伺服控制与主电机变频器互相连接，可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）模块具有生成开关、光电开关安装、检测整机系统产品等能力。人机交互界面具有反映整机系统实际运行状态的功能，在实现自动化的同时，可以及时辅助发现故障、修正参数。

其次，软件设计方面，应由PLC主程序、伺服控制程序共同构成，充分发挥接收、发送、中断、定时中断等功能。同时，应用软件可以使电击高频率倒顺运转，可以通过控制电机位置、关系等，提升相关纺织品的质量。需要注意的是，在进行软件设计时应将实际生产过程中的停车问题、特殊启动问题等进行充分研究、参考，并作相应调整。

最后，硬件设计中，控制系统是电机数控技术应用其中，并由伺服控制器、编码器、电机共同组成。因此，应利用PLC对控制系统所驱动的部件进行协调，确保运转的同步与传统系统的简化，减低机械引起的停车问题，提升系统的可靠性，保证纺织机械的生产周期与效率；还可利用数频线将系统数字频率信号进行逐级连接、串行，进一步提高多电机传动纺织机械系统进行数据传输时的可靠性与安全性。

2.3 电气自动化控制系统技术难点

在应用电气自动化技术开发相关纺织机械控制系统时，大致可分为两类技术难点。第一，针对纺织机械运动构建设计环节，如何让构件快速反应是研发工作的核心问题。某纺织机械制造厂，承诺锭子速度可达到 1 200（纯棉）～1 400（化纤）r/min，但经过实际调试使用后，其生产效率却只能在90%左右，快速反应技术明显存在不足。

第二，与快速反应技术相对的是同步运转技术，即保证纺织机械运行部件在高速运转中与相应电机保持同步工作。以某纺织工厂的纺织机械为例，使用4台电机对应单独控制龙筋、锭翼、罗拉、筒管运动，应用自动控制系统，要在启动、运行、停止、紧急断电时，严格保持4台电机的速度一致，才能有效保障粗纱质量[3]。

2.4 电气自动化控制系统应用实例

2.4.1 自动化智能托盘包装

在传统成品纱的包装过程中，工作量巨大、工序复杂，要对每一个筒纱依次进行内袋包装、衬袋套装、外袋包装，且针对不同类型、质量的成品纱需要进行不同的包装工序，如使用纸箱打包、包装袋打包等。由于工序较为复杂，导致劳动强度较高，错误率也较高，同时，入库点纱、找纱也会耗费较多时间，工作效率明显不足。

针对这一问题，某纺织厂决定安装自动化智能托盘包装控制系统与设备，将筒纱放置于托盘隔板间进行固定，让包装设备对成品纱进行薄膜打包，形成独立包装，再通过叉车进行运输、入库。如此一来，不仅可以减少人力浪费，提升工作效率，还可以减少包装成本与包装磨损率，实现现代化、自动化机械包装流程。

2.4.2 自动换卷装置

在以往的换卷生头过程中，必须依靠人工将卷子头进行拉薄处理，反复确认卷子头均匀并对接无误才可以启动精梳机，且针对生头质量，只能隔一段时间进行检测，以保证符合相关标准，但往往在空挡时间内，生头质量会出现一定的波动。

某企业为解决换卷问题，决定引入E80号精梳机，利用电器自动控制系统，完成自动换卷、自动梳理等工作，并可以实现精准、实时控制条子对搭位置，有效提升条子的质量与均匀度，且降低35%的人工浪费。

2.4.3 清花成卷机器

清花成卷机器是全棉纺织过程中最为常用的设备之一。设备通常使用铁质材料制成，运行效率相对不足。如何提升其传动性、减少废卷，是需要重点研究的方向。

以此为前提，可加入电气自动化控制系统进行调频。对纤维层进行厚度设定后，其信号可根据设备传动特性进行预设值计算，后续根据计算结果可进行分析、调整，可以最大限度保证运转效率的均匀性，降低废卷产生率，提升棉卷均匀度。

2.5 电气自动化控制系统技术人才

一方面，纺织行业相关企业应正视电气自动化技术人才不足的问题，除合理的薪金、良好的待遇外，还可以制定一定的激励政策、绩效考核制度。这不仅可以鼓励更多的人才主动加入，还可提升现有工作队伍的工作积极性与道德心，满足现代化发展的需求。

另一方面，针对现有员工，应加强培训力度，如专家座谈、企业交流会、国内外经典案例等，不仅要提升员工电气自动化技术水平，还要加强综合素质的培养，并安排合理、科学的实际训练环节，从而进一步加强相关技术的应用能力，推动纺织企业不断提升核心竞争力。

3 结语

纺织机械电气自动化控制系统是提升纺织生产质量、管理效率的重要智能化技术，还具有减少支出成本、提升经济效益的重要作用。通过与国际领先水平相比较，我国的技术水平仍有一定的进步空间，因此，应加强自主研发力度，促进纺织机械技术的提升，推动我国经济的可持续发展。