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紡織智能制造的關(guān)鍵技術(shù)

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紡織智能制造的關(guān)鍵技術(shù)

1前言

在“中國制造2025”中,智能制造是非常重要的一部分,紡織業(yè)要想轉(zhuǎn)變發(fā)展模式,升級行業(yè)技術(shù),形成全新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式,智能制造是其重要的轉(zhuǎn)變方法。并且最近我國將智能制造作為重要工程推動(dòng)和指導(dǎo)。但是整體上,國內(nèi)外對智能制造的實(shí)踐還處于探索中,可供參考的理論和方案有限。紡織智能制造裝備是紡織行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造的前提條件。文章對國內(nèi)紡織智能制造的發(fā)展展開闡述,探討紡織智能制造中的主要技術(shù)和以后發(fā)展市場,可以為紡織智能制造裝備的研發(fā)和使用帶去參考。

2智能制造涉及的關(guān)鍵技術(shù)

結(jié)合工業(yè)技術(shù)發(fā)展歷史和智能制造中的核心技術(shù)進(jìn)行分析,可以發(fā)現(xiàn)在引領(lǐng)新一輪工業(yè)革命中,最重要的部分便是智能制造。經(jīng)濟(jì)的繁榮,技術(shù)的升級下,網(wǎng)絡(luò)制造、云制造和數(shù)字制造都屬于智能制造的具體表現(xiàn)方式,是智能化技術(shù)、信息化和數(shù)字化有機(jī)結(jié)合在一起的新型研發(fā)產(chǎn)品。從整體上而言,以智能為基礎(chǔ)的產(chǎn)品、裝備、產(chǎn)線、研發(fā)、管理與決策、服務(wù)、物流和供應(yīng)鏈、車間與工廠構(gòu)成了智能制造的主要技術(shù)。智能制造裝備是推動(dòng)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)備,是人類和智能機(jī)器共同研發(fā)的人機(jī)一體化智能系統(tǒng),這種裝備在生產(chǎn)制造流程中具備分析、推理、決策和構(gòu)思等的功能,在工作人員的控制下,可以承擔(dān)部分腦力勞動(dòng),提高生產(chǎn)制造的科學(xué)性。智能制造中的關(guān)鍵技術(shù)分為五種,分別是自動(dòng)化智能技術(shù);信息與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù);大數(shù)據(jù)與建模技術(shù);信息傳感與檢測;工藝裝備集成和自動(dòng)連接技術(shù)。

3紡織智能制造裝備關(guān)鍵技術(shù)

實(shí)現(xiàn)智能制造的過程中,必須要具備智能化的裝備,這是智能制造目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。對于紡織智能制造裝備而言,其中需要具備的關(guān)鍵技術(shù)主要是防止裝備大數(shù)據(jù)和建模、工裝備自動(dòng)連接、紡織智能裝置與機(jī)器人、網(wǎng)絡(luò)化和信息化、智能控制等。

3.1紡織裝備的智能控制

3.1.1紡織裝備智能控制的特點(diǎn)與主要類型從整體上而言,防止裝備智能控制的特點(diǎn)和類型包括六方面:(1)均勻性控制,即通過定量控制的方法,保證纖維束的均勻;(2)張力控制,即通過在線檢測的方式,保證纖維和紗線的張力性;(3)工藝動(dòng)作和循環(huán)過程的控制,比如保證自動(dòng)紡織機(jī)五種基本運(yùn)動(dòng)的科學(xué)性;(4)速度與位置的控制,保證紗線能夠以合理的速度卷繞成相應(yīng)的形狀;(5)各個(gè)動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的控制,保證每個(gè)動(dòng)機(jī)能夠相互配合;(6)過程量的控制,即對漿紗工藝裝置的流量和溫度等進(jìn)行控制,為紡織活動(dòng)提供合理的壓力、溫度和流量環(huán)境。3.1.2紡織裝備的智能控制器對于紡織智能控制而言,主要包括兩種控制系統(tǒng),分別是基于某一紡織工藝研發(fā)的專用智能控制器和大部分情況下的通用智能控制系統(tǒng)。這兩種技術(shù)控制系統(tǒng)的概念和特點(diǎn)分別如下所示:第一種是基于某一紡織工藝研發(fā)的專用智能控制器,也就是結(jié)合工藝設(shè)備的結(jié)構(gòu),引入先進(jìn)控制器與芯片技術(shù)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)硬件軟件。最近幾年中,很多企業(yè)在這種軟件研發(fā)上采取了一系列行動(dòng),當(dāng)下比較成功和典型可以參考復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)、控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)總線的高檔織機(jī)控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以對仿制過程進(jìn)行相對較精確的控制,有著理想的實(shí)時(shí)性,并且控制效率高,軟件易于維護(hù),軟件的知識產(chǎn)權(quán)也能夠得到法律保護(hù),而不形成侵權(quán)問題,不足的是這種控制器需要結(jié)合具體的工藝設(shè)備進(jìn)行專門研發(fā),系統(tǒng)在很多情況下不通用,無法互換。第二種是大部分情況下的通用智能控制系統(tǒng),這種系統(tǒng)結(jié)合PLC、工控機(jī)這類控制工具研發(fā)而來,比上述控制器,這種控制器有著較高的通用性,并且編程靈活,開發(fā)時(shí)間短。不足的是其硬件成本遠(yuǎn)高于上述的專用控制系統(tǒng),并且其軟件維護(hù)成本也非常高,即不具備較高的可保護(hù)性。這需要紡織企業(yè)結(jié)合紡織活動(dòng)的復(fù)雜情況、成本和整體批量等情況,選擇具體的控制器。

3.2紡織生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)化與信息化

紡織生產(chǎn)工藝一般存在裝備類型多樣化、工序多和工藝線路長等的特點(diǎn),要想推動(dòng)紡織生產(chǎn)達(dá)到網(wǎng)絡(luò)化和信息化的標(biāo)準(zhǔn),形成智能化紡織生產(chǎn),就需要實(shí)現(xiàn)每項(xiàng)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)平臺中,實(shí)現(xiàn)各方面數(shù)據(jù)信息的銜接,以聯(lián)網(wǎng)的方式對設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控?;诖?,需要確定紡織設(shè)備通信結(jié)構(gòu)的具體協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn),研發(fā)科學(xué)的接口模塊,這是一項(xiàng)應(yīng)該被高度重視起來的工作。當(dāng)下我國紡織機(jī)械協(xié)會(huì)推動(dòng)下,形成了“棉紡設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理通信接口和規(guī)范”,其它防止裝備的通信結(jié)構(gòu)規(guī)則也處于完善中,要想促使這些規(guī)范制度能夠被每個(gè)紡織企業(yè)所遵循,還需要給出可行的監(jiān)控機(jī)制,督促這些規(guī)則制度的落實(shí)。

3.3紡織生產(chǎn)智能裝置與機(jī)器人

紡織制造中,有很多工作需要員工的參與,包括并條機(jī)換筒、送筒,細(xì)紗機(jī)自動(dòng)落紗上紗,自動(dòng)織造車間落布等,要想將這些過程處理成自動(dòng)化過程,需要通過兩種方案進(jìn)行處理,將活動(dòng)設(shè)計(jì)成自動(dòng)化。按照工藝標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)內(nèi)容設(shè)計(jì)出針對性的自動(dòng)裝置。這種裝置能夠靈活控制,動(dòng)作效率高,可以替代反復(fù)性和高精度人工勞動(dòng),不足是需要結(jié)合具體情況,設(shè)計(jì)出不同的裝置結(jié)構(gòu)。

3.4紡織生產(chǎn)各工序裝備的自動(dòng)連接

根據(jù)上文分析,紡織加工中,所有工序之間的機(jī)械化的無縫銜接,是建設(shè)紡織加工智能工廠的重要內(nèi)容,當(dāng)下工序之間自動(dòng)銜接的方法有兩種:(1)結(jié)合車間的結(jié)構(gòu)和每道工序設(shè)備研發(fā)專門的輸送裝置系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)上下道工序設(shè)備的自動(dòng)輸送;(2)建設(shè)自動(dòng)引導(dǎo)小車作為輸送系統(tǒng)。第一種方法的可靠性高,傳送效率低,但是不具備理想的互換性,第二種方法互換性高,但是自動(dòng)引導(dǎo)小車和工序設(shè)備之間,還需要企業(yè)提供轉(zhuǎn)接裝置。

4結(jié)語

紡織智能制造裝備的生產(chǎn)質(zhì)量、效率與可靠性是其是否具有競爭力的根本,加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作,在理論研究基礎(chǔ)上,潛心開展紡織智能制造裝備的試驗(yàn)和實(shí)證研究,積累充足的大數(shù)據(jù)(工藝裝備數(shù)據(jù)),是保障裝備可靠性、提升加工質(zhì)量的有效手段,甚至可能形成企業(yè)獨(dú)特的技術(shù)訣竅和產(chǎn)品的核心競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1]周濟(jì).智能制造是中國制造2025的主攻方向[J].中國機(jī)械工程,2015,26(17):2273-2284.

作者:盧彬鋒 單位:龍巖易為電子技術(shù)有限公司

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