张 永

（青岛宏大纺织机械有限责任公司，山东青岛 266101）

我国作为世界上最大的纺织出口国与生产国，纺织生产技术处于世界领先地位，尤其是在纺织机械设备应用方面，多项现代化纺织技术的应用，使得纺织机械生产效率不断提升。通过将纺织机械设备与自动化控制技术相结合，能够改变传统的纺织机械电气控制模式，依靠自动化控制技术的优势，全面提升纺织生产效率，同时提升纺织生产安全性，所以需要掌握自动化控制系统技术的应用要点，以此为基础对系统设计方案进行优化，确保自动化控制系统技术的优势能够得以全面发挥。

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

现代纺织行业主要采用机械设备进行加工生产，传统的机械需要人工进行控制，在纺织技术以及机械技术发展的推动下，自动化技术与纺织机械设备产生深度融合，从而使得纺织设备运行效率提高。相比于人工控制模式而言，自动化纺织系统具有多项技术优势，在纺织生产领域中具有重要的作用，是现代纺织行业生产与发展的基础[1]。电气自动化技术在工业、纺织业等方面具有广泛的应用，是一项新兴的行业技术。

1.2 电气自动化应用价值分析

通过与自动化技术的融合，使得纺织设备运行效率得以全面提升。纺织设备运行过程中，能够按照设定程序进行运行，不需要人工对其进行控制，能够有效提升纺织生产效率。为此，在纺织行业创新发展过程中，需要改变传统的生产控制方式，将电气自动化控制技术融合在纺织机械中，能够有效减少人力资源投入，最为重要的是能够提升系统控制效果，为纺织行业生产提供新的助力，还能够实现对纺织污染的有效控制，使我国纺织领域中多项技术应用水平得以提高。与此同时，在提高纺织机械运行效率的基础上，电气自动化控制系统能够提升纺织产品质量。在传统的纺织行业生产过程中，我国纺织产品质量监测、检测系统等运行效率较差，严重影响纺织品生产质量，是制约我国纺织领域发展的主要因素。而通过采用自动化数，能够实现对技术水平的创新，自动化生产技术等使得纺织机械技术水平得以大幅提升，是促进纺织机械运行以及控制效率提升的关键所在[2]。

2 纺织机械电气自动化控制系统的设计与开发

2.1 纺织机械电气自动化控制系统设计方案

2.1.1 工作原理

在纺织机械电气自动化控制系统设计中，电机能够带动工作轴运行，通过在设备中增加编码器装置的方式，利用该装置的信号作为控制系统指令，在信号传输到电机后，与编码装置构成一个完善的循环控制系统，是纺织系统自动化运行的基础。自动化技术与纺织技术的结合应用，通过编码器输送指令，能够保证各项构建依据指令运行。运行过程中不需要人工对其调控，工作指令都由编码器负责产生与执行；在该系统运行过程中，PLC 模块不仅能够对整体机械系统进行检测，还能够构成开关、光电开关等关键；人机交互界面能够直接用于工作人员的操作，系统实时状态在该界面中能够全面显示，且发生故障问题后，相关数据也能够体现出来，使得故障信息直接显示，有利于解决纺织机械的系统故障问题，提升系统运行安全性与稳定性[3]。

2.1.2 软件设计方案

在纺织机械电气自动化控制系统设计中，应用了PLC 控制技术。PLC 控制技术能够依据纺织生产的基本需求，对自动化系统进行编程，使得系统能够依据程序运行。在运行过程中，控制中心发出相应的指令，纺织机械各构建依据指令执行，并通过软件能够对纺织过程进行监测，工作人员只需要控制纺织机械设备的开启与停止皆可，在遇到特殊情况时，还能够直接进行切断控制，从而保障系统运行安全性。

2.1.3 硬件设计

硬件设计作为控制系统设计的基本部分，需要保证硬件运行效率。在设计过程中，采用电机数控硬件设备，与其他硬件构成硬件控制系统。在运行过程中通过PLC 技术对其系统运行进行统一化管控，能够使得系统各个环节运行更加同步，最大程度简化系统传动系统，减少由于机械问题引起的停车故障，使得自动化控制系统运行可靠性提升，能够促进纺织机械运行生产效率。同时与各个路由器的通信端口串行连接，通过通信线路将其逐一连接，能够提升多电机传动系统纺织机械系统在数据传输期间的稳定性与安全性。

2.2 电气自动化控制系统设计难点问题分析

①纺织机械系统需要具有良好的反应能力，在指令输送后，相应的系统构件应能快速执行该命令，但是传统控制系统的反应速度较慢，是设计方案中需要解决的难点问题。比如在纺织机械实际运行效率处于90%左右时，生产商设计锭子转速一般在1200～1500 r/min，但是大部分纺织厂的纺织机械实际运行速度在1000 r/min 左右，实际运行效率与规定运行效率不足。②传统的纺织设备在运行过程中存在不同步的问题。部分构件已经执行下一道程序指令，而其中一些系统依然停留在上一项运行中，所以需要提高系统运行同步性，确保系统构件能够保持相同的运行状态，保证全部电机能够同时运行[4]。

2.3 电气自动化控制系统语言分析

纺织机械电气自动化控制系统设计中，一般采用的系统语言为Web 语言，在系统设计中的应用较为简便，能够降低系统开发设计难度，为此在设计过程中采用该语言技术，能够依据纺织生产的实际需求，对语言程序进行编辑，不需要冗杂的编程程序，即可使得自动化系统功能实现，能够取得良好的应用效果。在系统开发过程中，主要采用如下几项技术：①在纺织机械自动化控制系统的开发数据描述中，可以通过以万维网联盟（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，且需要构建树形模型对XML 数据文件进行描述，并将每个应用模型与树形模型进行匹配处理，比如将应用自身划分为“根”程序、数据等信息为“树”的节点，同时需要将下属“树”的子节点与其他队形的具体范围进行关联处理。②以W3C 为基础构成的文档对象模型（Document Object Model，DOM）规范，对XML数据文件而言，是一种具有良好效果的操作形式与访问形式，能够有效确保在具体运行过程中使得XML不与应用关联，制作为跨平台的编程语言；在此基础上，采用自动化控制系统与技术能够利用DOM 作为接口，通过XML、超文本标记语言文档提升系统运行稳定性与可靠性，比如较为常用的Microsoft DOM引擎等，使得DOM 的作用能够最大化发挥，能够提升数据驱动开发便利性。③重点对查询语言进行优化设计，按照系统运行需求为基础，对查询语言结构进行重构，结合设计方案的要求，将XQL 作为基础查询语言。该查询语言能够实现同时查询多种内容的目标，从而能够提高系统运行速度，具有多种技术优势，相比于传统的查询语言技术而言，能够提升纺织机械系统运行速度，并结合DOM 引擎技术对其进行优化，使得系统运行效果得以大幅度提升[5]。

2.4 RFID技术的应用

RFID 技术是现代物联网技术的重要组成部分，核心技术内容为赋予物体一个编码，通过对该编码的扫描，则能够获取物体的实际内容，与纺织机械系统的需求相符合。RFID 技术能够将控制系统与纺织机械设备实现连接，有效解决传统模式下物体与系统无法直接连接的问题。为纺织机械设备进行编码处理，工作人员在扫描该编码后，则能够获取当前系统运行状态，还能够在编码中增加相应的数据，能够解决传统模式下自动化控制系统运行效率较差的问题。在该技术应用过程中，几乎能够应用在纺织机械系统的任何环节中，尤其是控制难度较高的系统部分，RFID技术都能够取得良好应用效果，已经成为纺织机械自动化系统中的核心技术。为此需要准确掌握该技术的具体应用方式，发挥出RFID 技术的优势[6]。

3 纺织机械电气自动化控制系统应用实例分析

某纺织企业为了实现无人化工厂建设，该清梳联产品采用有回棉工艺流程，为使各台梳棉机喂棉箱得到相同数量的原棉，在系统控制中采用了电气自动化控制技术。在自动化控制流程中，从第一台开始喂入，最终将多余原棉返回喂棉箱，实现了全过程自动化控制。且对该生产线的控制系统进行升级处理，清梳联设备的自动化控制系统能够最大程度减少用工。该自动化清梳联系统中配置一个显示屏，利用该显示屏能够完成对清梳联所有设备的一键启动和停止，监控清梳联设备以及输棉管道运行状态、实施数据以及故障问题等，且能够按照工艺要求对设备参数进行设定。

按照梳棉线开车台数、产量以及输棉管道压力等实时数据，利用PID 技术控制给棉罗拉运行速度，实现连续、自动化喂棉目标，自动化连续喂棉效率能够达到100%；实时读取清棉机给棉罗拉速度，并以一定的比例自动化控制混棉机的给棉速度，跟踪清棉机喂棉罗拉速度，使得运行效率达到98%以上；自动化系统能够实时读取混棉机棉仓的压力数值，按照棉仓压力数值变化趋势自动化调整抓棉机的抓棉量，抓棉效率能够达到95%以上；在整体清梳联系统构成一个自动化系统的情况下，由于清梳联数据量较大，所以该自动化系统采用以太网口进行数据传输，清梳联设备中的所有生产数据、运行数据以及故障数据等，都能够接入用户的其他数据管理系统中，从而为企业信息化管理提供支持。

4 纺织机械电气自动化控制系统的有效优化措施

（1）加强专业人才培养力度。近些年来，我国纺织行业发展速度逐渐加快，传统纺织机械利用信息技术实现了技术革新，推动纺织机械向自动化方向发展，为了能够使得自动化控制系统技术在纺织机械中发挥出更好的效果，需要加强相关人才培养力度，提高生产人员对于自动化纺织机械的应用能力，以此方式能够全面提高纺织机械应用效果，保证自动化生产流程的高效性，同时能够提升纺织产品质量，是纺织企业在自动化控制系统设计中需要做好的重要相关工作。

（2）加强自动化控制技术应用创新。当前自动化控制技术在纺织机械中已经取得较为广泛的应用，但是自动化技术应用依然存在着局限性与瓶颈问题，所以为了能够提升自动化控制技术的应用效果，需要加强对自动化控制技术的创新应用，确保自动化技术的优势能够全面发挥，以此方式解决纺织机械自动化控制存在问题，能够提升纺织机械控制效率，保证纺织机械自动化系统安全、稳定且高效运行，支持纺织生产工作开展，不能局限在传统的控制技术应用模式中。

（3）优化自动化控制系统设计。上文提出的一种纺织机械电气自动化控制系统设计方案，在具体应用中具有良好的效果，但是系统依然不够完善，需要纺织企业结合自身的生产实际情况，采用科学的设计方案，对系统设计进行优化，提高系统针对性，确保能够满足纺织企业的实际生产需求，是系统设计与优化工作中的一项重点内容。

5 结束语

综上所述，文中简要阐述了纺织机械以及自动化控制系统的基本概念，并提出一种纺织机械电气自动化控制系统设计方案，对其采用的主要技术进行分析，结合实践应用案例证明该自动化控制系统具有良好的应用效果，最后总结了一些自动化控制系统设计的优化措施，希望能够对纺织机械系统设计起到一定的借鉴和帮助作用，不断提升自动化系统设计方案质量，促进我国纺织行业可持续发展目标实现。