纵观纺织技术，经历了历史上的手工机械化和大工业化重大变革，纺织机械及其自动控制技术在纺织技术发展史中扮演了非常重要的角色。随着科技的发展和市场竞争的激烈，作为给纺织行业提供技术装备的纺机行业面临着技术上的挑战，如何提供更加灵活、更高质量、更快响应的纺织机械来充分满足纺织工艺的要求，成为时代赋予纺机行业的重任。近10多年来我国纺机行业自动化水平有了明显的提高，在新型纺织机械上普遍采用了自动化技术，其内容包含了先进的信息处理和控制技术，即以计算机为核心，由PLC、工控机、单片机、人机界面、现场总线等组成的控制系统。先进的驱动技术有变频调速，交流伺服，步进电机等，还有检测传感技术和执行机构等。现代控制技术和信息技术正成为推动纺织机械自动控制技术发展的主要驱动力。
1 纺织机械自动控制技术的现状
纺织机械自动控制技术，几乎应用了所有类别的自动化产品，主要包括控制、传动控制、运动控制、现场总线、人机界面和传感器。其中控制技术有：PLC、PCC、IPC、FCS、DCS、专用控制器等。传动控制技术有：直流调速系统、交流变频调速系统、开关磁阻电机、多单元同步系统等。运动控制技术有：伺服、步进、运动控制器等。现场总线技术有：Profi—bus、Can等。人机界面技术有：文本显示器、图文终端、触摸屏等。传感器技术有：光电传感器、电磁传感器、温度传感器、压力传感器、图像传感器及各种工艺参数传感器。其中PLC、单轴独立驱动、多单元同步控制、基于网络技术的数据通讯和在线检测等技术，得到了广泛的应用。
1．1 可编程控制器是纺机控制器的主要选择
可编程控制器PLC在纺织机械应用最为广泛。PLC能提供高质量的输入输出和极佳的实时监控能力，特别是它的可靠性已经得到充分肯定。
能够提供多种现场总线、可扩展性及远程I/0已经成为一些主流纺机厂商选择PLC的关键衡量标准。纺织工业控制器中，值得重点关注的技术指标是速度、可靠性和实时性。正如以高效短流程嵌入式复合纺纱技术为代表的自动纺纱技术取得的革命性突破，为行业升级带来了新希望。
1．2 以电力电子技术为代表的新型驱动技术得到广泛应用
随着电力电子技术的发展，各种新型驱动技术在纺织机械得到广泛应用。变频调速、单轴驱动多轴同步、伺服等传动技术在纺织机械领域大显其能。基于较多的纺织机械为多单元重复结构，如化纤纺丝机等，为实现机械动作的协调一致性，纺织机械还应用了变频调速技术。
随着科技的发展，纺织机械传动技术有了较大的发展，主要表现在：单轴独立驱动和多轴同步控制技术(例如四轴驱动粗纱机、自动络筒机和多电机驱动剑杆织机等)、伺服驱动技术(如在纺机中很普遍的卷绕机构的反向驱动控制)、共直流母线技术(它弥补了电机处于发电工作状态，也是实现断电同步停车功能的必要条件)。
纺织机械使用的各种驱动系统和电机包括：变频器+交流异步电机、变频器+交流同步电机、交流伺服电机、直流无刷电机和开关磁阻电机。
为了满足高速剑杆织机对启动速度和启、制动力矩的严格要求，开关磁阻电机的特殊性能满足了机器的特殊要求。
1．3高速数据通讯现场总线
通讯水平决定和影响着自动控制的水平。随着网络技术的发展，通过现场总线实现高速数据通讯，控制系统已经从模拟控制转向数字控制。这一发展带来的重大变化和特点是：①实现复杂的控制功能，即实现分布式、现场化；②提高了抗干扰性能，即实时采集并共享大量数据。近年来，现场总线正迅速成为纺织机电一体化系统数据通讯的主流。
引领技术的纺机企业已认识到现场总线对纺织机械技术进步的重大作用，现场总线的应用推动了纺机产品机电一体化和技术水平的提高。然而，现场总线对纺织机械进步的重要影响还未被充分认识，还有相当部分的产品在使用点对点的逻辑控制和模拟控制方式，这种技术限制了纺织机械的前进步伐。
1．4数字化纺机技术
早在2002年就有纺织机械集团提出了“发展数字化的纺织机械，推动纺织企业信息化”的经营理念。现在数字化纺织机械的概念已被纺机行业认同，业内主要企业纷纷打出了数字化的旗号。
“数字化纺织机械”的主要技术理念首先是数字化的控制技术，就是以CPU为核心的控制器、以现场总线为主的工业通讯技术、以电力电子技术为基础的现代驱动技术的综合应用。其次是设备数据的高速采集和传送，从而达到产品能级的提高并解决纺织企业信息化建设中设备数据的瓶颈制约因素。
2 我国纺机行业存在的问题
我国自动化纺织机械基础配套薄弱、重复引进较多、专业化程度较低、设备自动化率不高。
2．1 纺机行业基础配套薄弱
我国纺机行业发展高新技术产品，需要特殊金属材料、化工产品、橡胶制品、电子、电气元件、液压件、紧固件等基础配套产品及零部件。目前，国内的配套部件在材质、制造精度和质量方面均有不足，即使采用国际配套部件，也存在着价格高、周期长的问题，直接影响到纺机自动化技术的发展。例如HVI自动化棉花检测设备成本高、维护保养费用昂贵，目前主要依赖从美国进口。
2．2 自动化设备重复引进较多
近年来我国引进了较多的自动化先进设备，但消化吸收并进行二次开发的很少，重复引进问题较突出，未完全起到通过引进自动化设备提高国内纺机自动化技术水平的作用。例如，SANTONI、SANGIACOMO自动针织机及ETON全自动服装悬挂传输制造系统均从意大利或瑞典等国引进，而且是从一个地方重复引进。
2．3 纺机行业专业化程度较低
纺机行业是一个多品种、小批量的产业。目前，国外纺机企业一般均为数百人规模，且专业性很强，不少企业专攻某个产品，有时仅两三个企业就能控制某项产品的世界市场。相比之下，国内的纺机企业生产规模大多是大而全或小而全，专业化自动化程度较低，缺乏纺机自动化比较优势的产品。而纺机自动化是实现纺织产业转型升级的关键，虽然近年国内市场需求量增大，但大部分仍依赖于进口。我们欣喜地看到，国家近两年也出台了《国内投资项目不予免税的进口商品目录》，旨在增强自主研发自动化纺机。
2．4行业设备自动化技术及自动化率差距明显
综合我国纺织工业自动化装备水平和纺机的技术性能，国内纺机自动化技术水平在总体上与国际先进水平差距明显。当然，不同纺机产品的差距有所不同：首先，我国纺织工业装备水平总体上最多有三分之一比例达到国际先进水平；其次，棉纺和织造新设备在技术指标上已经接近或达到90年代国际水平；再次，毛纺、化纤、印染机械的差距仍然十分明显。除了技术指标方面的差距以外，我国纺机产品在设计能力以及可靠性方面与国际先进水平也有非常大的差距。值得关注的是，全行业设备自动化率的国际先进水平为50％以上，而国内纺机自动化率水平大约仅有15％～20 oA。
3 纺织机械行业的影响因素分析
影响纺织机械自动化的因素主要有：国内及国际市场因素、产业政策因素、外贸政策因素以及国际金融危机。
3．1 国内主要市场因素
我国纺机产品主要面向国内市场，销售对象多为国内纺织企业。因此，国内纺织企业的购买能力基本上决定了纺机业的市场状况，也决定了纺机业的发展趋势。从时间序列数据观察，纺机业生产与盈利走势大致与国内纺织行业发展趋势相近似，具备高度的相关性。
3．2部分国际市场因素
我国的纺机业每年约出口1．5～2亿美元的产品，主要面向中国香港、巴基斯坦、孟加拉和越南等地区，约占我国纺机销售收入的15％～20％左右。这些国家和地区的宏观经济走势以及自身纺织工业的发展，在一定程度上影响对我国纺机产品的需求，也影响着我国纺机行业的走势。但是，近年来由于世界纺织重心东移，亚洲纺织业普遍进行技术升级，也对我国纺机业提出了新挑战。
3．3产业层面政策因素
纺机工业一直是政府产业政策重点扶植对象。历史地看，政策手段对纺机工业影响主要体现在以下几个方面：一是通过更新落后设备、国家专项技改手段，为纺机业创造市场需求；二是通过对纺织行业区域布局调整，将部分东南沿海地区纺织企业搬迁至中西部地区，为纺机业提供市场机会；三是鼓励非国有经济成分进入市场经营纺机行业，引入较为灵活的经营机制；四是鼓励纺机企业技术创新，优化纺机行业产品结构，促进纺机产业转型升级。作为自动化纺机行业如何用足国家产业政策值得深入研究。
3．4对外贸易
目前，我国纺机进口管理基本原则是鼓励先进设备进口，限制落后产能输入。而在出口方面，政府则采用出口专项技改贷款、信用保险、出口退税等方式，这些政策在很大程度上增强了我国纺机产品在国际市场上的竞争能力。但在克服自动化纺机重复引进且技术消化不良方面有待对企业进一步加强政策引导。
3．5 国际金融危机令纺机行业举步维艰
去年以来的国际金融危机对我国实体经济造成冲击，对外依存度高的纺织行业首当其冲。虽然政府和企业共同努力，及时采取措施，最大限度地消化各种不利因素的影响，确保纺织行业有一定的增长，但国际金融危机对纺织行业的冲击远远超过行业的承受能力，纺织行业各项经济指标均出现了不同程度的下滑，许多企业经营陷入困境，行业面临前所未有的严峻挑战。
据海关统计，2008年1～11月我国纺织机械进出13累计总额为50．15亿美元，同比下降12．84％，企业实际生产经营状况困难。纺机生产企业2009年的结转销售合同很少。大部分企业处于停产、半停产状态，特别是纺纱和化纤机械类生产企业处境尤其困难。
不容忽视的是，2009年经济运行面临的不确定性因素还将进一步增多，形势依然严峻。国家采取“保增长、扩内需、调结构”政策，纺织工业调整振兴规划及一系列配套措施的出台，将积极带动国内需求的稳步增长，恢复经济增长的信心，有利于纺织行业保持基本稳定。
4 纺织机械自动控制技术的发展方向
适应纺机快速、灵活、高质、充分满足纺织工艺要求是纺机自动控制技术发展的方向。纺织设备运用自动化等高新技术。实现了纺织生产过程各参数的在线检测、显示、自动控制和自动调节，实现了设备运行的自动监测、显示、超限报警等功能，保证和提高了产品质量和生产效率，降低了产品成本，增强了产品竞争力。
4．1纺机驱动器
变频调速在纺机领域已经得到广泛应用，伺服技术将是下一阶段纺织机械向多轴化发展的技术基础。可以预见，小功率伺服驱动器在单锭(轴)驱动方面会有很大需求。
纺织机械对驱动器的要求体现在：伺服和变频的逐渐融合是必然趋势，这种驱动器需具有灵活的可组态工作方式，如速度控制、位置控制、转矩控制等灵活切换；具备现场总线接口，能够完成多轴同步控制和同上级控制器的通讯任务，并提供不同总线的可选件；支持共用直流母线技术，多个逆变器共用一个大功率整流器，提高工作在发电状态驱动轴的能量反馈效率；驱动器附加PLC和t/o功能，可完成一定的运算和逻辑控制，使驱动器演变成一个底层控制驱动单元，实现分散、现场的控制方式；能否提供丰富的软件和调试工具成为选择驱动器的一个重要考量指标。
由此可见，满足纺织机械高速往复运动的伺服驱动器和电机．将会有很好的市场。
4．2高控制要求的现场总线
现场总线无疑是现代工业控制技术发展中最令人振奋的技术之一。它解决了控制器高速运算能力同驱动器信息交换的瓶颈，又大幅提升了工业通讯的可靠性。伴随着现场总线技术的应用。有必要改变某些传统控制方式，充分发挥高速通讯能力以完成更高的控制要求。
作为控制器和驱动器的供应商，现已开始提供适应多种现场总线的可选件。通讯的开放性和可选件合理的价格是客户选择供应商的重要条件。
工业以太网技术必将成为现场总线中的主流技术和发展的关注焦点。从技术的发展来看，以太网技术将很快并广泛的直接用于设备层，这将给工业自动化带来巨大变化。
4．3满足客户不同需求的定制化纺机
面对竞争愈加激烈的纺机市场，雷同化的控制系统阻碍了技术的保密和进步。可以断言，客户定制化的控制系统将得到快速发展。这是因为纺机企业有需求，技术上有可能。针对特定客户定制的控制和驱动系统，能有效的保护纺机企业的技术秘密，凸显企业特色。
4．4为客户提供迅捷服务的远程诊断技术
中国的纺机市场吸引着全世界的纺机企业，中国的纺机企业也在大步走向世界。客户要求和竞争地域的变化，带来的新课题是如何为客户提供迅捷的技术服务。解决这个问题的方法，就是在实现纺织机械数字化的基础上，通过有线或无线的技术手段实施远程诊断。
5 结论与展望
近几年，国内外纺织工程技术在以电子信息、生物工程和新材料等为核心的高新技术的推动下，现代学科、技术交叉融合，对传统产业产生了深远的影响。信息技术、激光技术、空气动力学技术、液压技术、传感器技术等先进技术在纺织领域得到普遍应用，纤维、纺纱、织造、染整、非织造等各纺织领域均推出了许多新工艺、新技术和新设备，纺织技术向智能化、自动化、连续化发展，高速高效、高灵活性、高品质和节能环保是纺织技术进步的主流，纺织数字化日益深人，正在彻底改变这一传统产业的面貌。
我国纺机自动化研发成效卓著，除了化纤、天然改性纤维、棉纺织、毛纺织、麻纺织、丝绸、针织、非织造布及产业用品和染整工程自动化技术的开发研究和应用推广外，在纺织机械及器材工程方面。不少国产设备自动化技术水平已达到20世纪90年代国际水平；一大批纺织器材自动化产品已经接近或达到世界先进水平。
但是，我国纺织机械自动控制技术的发展仍存在着差距和不足。例如：技术水平有待提高；创新能力不足，缺少具有自主知识产权的核心技术和产品；产品技术含量低，附加值低，高档产品不能替代进口；品牌竞争力不足；环保与清洁生产技术落后。
为此，首先应该加强纺织新材料加工领域的自动化关键技术和关键设备的研发．取得高新技术改造传统纺织工艺技术领域的实质性突破；开展生态纺织品和节能环保加工技术的应用推广。其次，有必要研究开发适合纺织行业的企业资源计划(ERP)系统、纺织行业电子商务平台、信息服务平台、创新服务平台、市场信息体系、营销网络以及各类企业计算机集成制造系统(CIMS)和纺织工厂生产信息监测和管理系统等纺织信息化和快速反应技术。再次，需研制更高产量的涤纶短纤维成套设备、粘胶长丝连续纺丝机、高效现代化棉纺生产线、机电一体化剑杆织机和喷气织机、纺粘法和熔喷法及复合非织造布生产线、高速系列化电脑提花圆纬机、电脑自动横机、机电一体化高速经编机、染整设备工艺参数在线检测技术及高效、节能、环保的染整设备等新型纺织机械自动化技术装备的国产化。除了上述直接应用于纺织生产的自动化纺机外，对纺织制成品进行检测的自动化仪器仪表设备也亟待研制或改进。主要包括：气相色谱分析、高效液相色谱分析、电位分析、伏安分析、库仑分析、原子发射光谱分析、原子吸收光谱分析、紫外吸收光谱分析、红外吸收光谱分析、核磁共振波谱分析、质谱分析等自动化仪器仪表设备，以快速准确地测量纺织品、服装的物理及化学性质。
总之，振兴纺织工业，纺机自动化控制技术是关键。同时．必须加大纺织行业自动控制应用基础科学研究，重视基础科学和产业应用技术开发创新的衔接，加强产学研结合及纺织自动控制与相关产业的联合。通过实施纺织装备、工艺自动化创新，推进全行业科技进步和产业升级，促进增长方式转变，为纺织行业自动化控制技术的创新能力达到国际先进水平奠定坚实的基础，从而做大做强中国纺织业，振兴传统产业。
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本文标题：论纺织机械自动控制技术的重要作用
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