為縮短我國紡織企業裝備水平與國外的差距，部分紡織廠家在一些關鍵工序引進了國外設備，這些設備在生產效率、自動化程度和生產質量等方面要明顯優于傳統國產設備，但價格昂貴、維修不便等因素制約了其在國內大部分中小企業的普及。隨著我國紡織機械機電一體化技術水平的不斷提高，越來越多的紡織企業趨向于選擇性價比更高的國產紡織機械產品，而大多數新開發的紡織機械產品中，幾乎無一例外地應用了交流異步電動機變頻調速裝置和PLC控制。

1 PLC的應用

　　在以改變幾何形狀和機械性能為特征的制造工業和以物理變化、化學變化將原料轉化成產品為特征的過程工業中，除了以連續量為主的反饋控制外，還存在大量以開關量為主的開環的順序控制，特別是在制造工業中另外還有與順序、時序無關的按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制;以及大量的開關量、脈沖量、計時、計數器、模擬量的越限報警等狀態量為主的一離散量的數據采集監視。由于PLC的高性能和高可靠性，所以成為了取代繼電器線路和進行順序控制的最佳替代品。

　　1.1 PLC在妨織設備卜的普及應用

　　在紡織生產中的清花、梳棉、并條、精梳、粗紗、絡筒、并紗、捻線、整經、漿紗、織布等幾乎所有工序都已采用了PLC。紡織設備上用的PLC，其I/O點數范圍一般在8-1024點，約85%以上為8-112點。紡織設備上PLC的年需用量也在逐年大幅度遞增，據統計，2002年約24 000臺，比2000年增長33%。

　　1.2 PLC的硬件

　　PLC控制器的硬件采用積木式結構，各廠家的產品大同小異。以日本歐姆龍C200HE為例，為總線模板框式結構，基本框架(CPU母板)上裝有CPU模板，其他槽位裝有I/O模板;如果I/O模板多時，可由CPU母板經I/O擴展電纜連接I/O擴展母板，其上裝I/O模板;另一種方法是配備遠程I/O從站。

　　1.3 PLC的軟件

　　為了完成控制策略，替代繼電器，使用戶等完成類似繼電器線路的控制系統梯形圖，而編制了一套控制算法功能塊(或子程序)，稱為指令系統，固化在存貯器ROM中，用戶在編制應用程序時可以調用。

2 變頻調速

　　2.1 交流變頻調速的特點

　　變頻器控制的紡織機械的交流電機主要有兩類:一類是常用的Y系列的交流異步電機，這種電機主要應用于調速精度要求不高、調速范圍不大的紡機上;而另一類為交流變頻調速專用異步電機。主要用于調速精度要求高、調速范圍大的機器上。下面介紹一下不同形式的變頻器。

　　2.1.1 用變頻器開環控制異步電機調速稱為V/F形式。這種方式電路簡單、可靠。但調速范圍在10:1以內，調速精度較低，為2%~5%，并且低速性能不理想。因此多用于針織機或要求不高的紡織機械上。

　　2.1.2 采用無速度傳感器矢量控制變頻器。VVVF變頻器的控制相對簡單，機械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動的平滑調速要求，已在產業的各個領域得到廣泛應用。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較小，受定子電阻壓降的影響比較顯著，故將會導致輸出最大轉矩減小。另外，其機械特性終究沒有直流電動機硬，動態轉矩能力和靜態調速性能都還不盡如人意，因此人們又研究出矢量控制變頻調速。

　　矢量控制變頻調速的做法是:將異步電動機在三相坐標系下的定子交流電流Ia;Ib,Ic,通過三相一二相變換，等效成兩相靜止坐標系下的交流電流Ia1, Ib1，再通過按轉子磁場定向旋轉變換，等效成同步旋轉坐標系下的直流電流Im1,It1(Im1相當于直流電動機的勵磁電流;It1相當于與轉矩成正比的電樞電流)，然后模仿直流電動機的控制方法，求得直流電動機的控制量，經過相應的坐標反變換，實現對異步電動機的控制。

　　矢量控制由于其有優良的低速特性，電路結構簡單，可靠性高，同時還具有較好的加減特性、轉矩特性以及電流限制特性等，調速精度可達0.5%-1.0%。調速范圍在20:1范圍以內。故較適合印染機械的調速等。

　　2.1.3采用帶速度反饋的矢量變頻控制異步電機，閉環變頻調速，又稱交流伺服電機。調速范圍可達100:1。為了提高變頻器開關頻率，應用功率絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)取代一般的大功率管(GTR)。可實現高頻響應、高精度、智能化。適用于調速要求較高且恒張力、恒線速的分條整經機、漿紗機、熱定型機以及化纖長絲紡紗設備等。

　　2.2 交流變頻技術的應用

　　2.2.1 減少功耗降低成本

　　紡織廠離不開空調設備。空調器使用變頻后，擴大了壓縮機的工作范圍，不需要壓縮機在留瀕狀態下運行就可實現冷、暖控制，達到降低電力消耗，消除由于溫度變動而引起的不適感。近年來，新式的空調器已采用無刷直流電動機實現變頻調速，其節能效果較交流異步電動機變頻又提高10%-15%。為了進一步提高裝置的效能，近年來，日本的空調器又逐步從單純的PWM控制改為PWM十PAM混合控制方式。即較低速時采用PWM控制，保持U/f為一定;當轉速大于一定值時，將調制度固定在最大值附近，通過改變直流斬波器的導通占空比，提高逆變器輸人直流電壓值，從而保持變頻器輸出電壓和轉速成比例，這一區域稱為PAM區。采用混合控制方式后.變頻器的輸人功率因數、電機效率、裝置綜合效率都比單獨PWA 4控制時有較大幅度的提高。

　　當空調電機使用變頻調速器控制后，降低了功耗，大大節省了用電支出。據某公司提供的數據，其使用變頻空調后用電單耗平均下降了60%-7%。

　　2.2.2 簡化了機構，提高了性能

　　2.2.2.1粗紗機采用交流變頻調速后，去掉了錐輪變速機構，克服了因錐輪變速皮帶打滑而導致的變速不準的問題，從而拓展了粗紗機在產品開發中的應用途徑。

　　(1)生產大肚紗。目前國外在發展短而粗的大肚紗，這種大肚紗一般毛型長纖維做不到這樣短，而棉紡設備就有這種條件，現在有些棉紡廠為了生產這種大肚紗只能在細紗機上紡成等距離的大肚紗，然后把兩根大肚紗合并使大肚紗重合來增加大肚紗的粗度，如在粗紗機上生產大肚紗，就可一次紡成。毛紡行業已經在B465粗紗機上紡制大肚紗。

　　(2)生產粗支紗。隨著家居裝飾的發展，家用紡織品的需求量增加很快，這類織物要求粗獷厚實，所以緯紗用得較粗，一般在1000-500tex，這樣粗的紗普通細紗機或氣流紡均無法紡制，所以目前浙江臨平、許村裝飾布市場均用花式捻線機紡制，產量低，工藝繁復，質量上不去。如果對粗紗機適當加以改造，增加捻度或增加一根包線，不但產量高，卷裝大，而且質量穩定。

　　(3)改造成合股機。目前針織行業的產品中很多使用多股紗低捻度合并，它的優點是可以多種原料或多種不同結構的紗線組合，生產出特種紗線。章種紗線目前大都在帶環錠的花式捻線機上生產，如果把粗紗機適當改造就能生產這種紗線。

　　2.2.2.2 細紗機的改造

　　對細紗機適當加以改造就是環錠花式捻線機，上世紀80年代安徽廣德紡機廠把H1293細紗機改造成為WGH-II型花式捻線機，目前國內還有數百臺在生產，就目前細紗機的改造我們認為有以下用途:

　　(1)生產竹節紗。目前各廠在改造設備方面已經有了成熟經驗，有用前羅拉變速或中后羅拉超喂;傳動有伺服電動機，有步進電動機，也有用離合器。這里就不再作介紹了。

　　(2)生產包芯紗。滌綸或錦綸包芯紗。用1根滌綸長絲在前羅拉后面喂入，外包棉纖維，用這種紗作經緯紗織成布之后用做爛花織物是當前時裝的上等面料。也可用1根高強滌綸線或錦綸絲外包那才筍紛筍甲%的棉纖維，經過適當處理，用做高速縫線。因為滌綸或錦綸長絲做縫線在高速通過縫針眼時易發熱軟化造成斷線，包棉纖維后就可以解決這一問題。另外，也可用這種紗織成高強帆布，利用棉與橡膠有很好的枯著力，上橡膠后做成高強運輸帶，這些均是國外的成熟經驗。

　　(3)生產紗線型花式線。在普通細紗機上只要利用1根前羅拉和1根后羅拉就能生產紗線型花式線，如波形線、毛巾線、結子線、毛蟲線等傳統花式線。近年來花式線在機織物中的應用逐步推廣，對細支花式線需求量不斷增加，而目前空芯錠花式捻線機由于錠距大(150mm)，每臺機錠數少(一般每臺100錠左右)，只適用于紡中粗支花式線1-15Nm(1000-69tex)，利用細紗機改造正好滿足生產細支花式線的要求，例如今年利用細紗機改造生產的結子線就供不應求，上世紀%年代在湖南長沙竺麻研究所改造3臺A513細紗機，收到了很好效果。

　　(4)細紗機加裝芯線羅拉生產纖維型花式線。把送氨綸絲的二根羅拉適當靠攏，上面加一個壓輥，就可作為芯線羅拉，仍用前羅拉傳動，但速比必須改小，前羅拉與芯線羅拉喂送比:生產波形線時可在1.05:1-v1.2;1這間，生產波形線時速比大約1.1:1-2:1之間選擇，生產毛巾線或圈圈線時速比可1.6:1-2:1之間選擇。

　　(5)改成雙根粗紗喂人的細紗機。能生產雙色(或雙組分)竹節紗，也能生產斷彩紗(即在一根紗上有一段段的間隔送人另一種有色纖維，這種機構較繁瑣但產品變化多，市場前景好)。

　　就目前細紗機的改造而言，我們認為有以下用途:由于利用變頻調速器去掉了成形機構中的成形凸輪，進而克服了由于成形凸輪所造成的桃底有停頓、桃頂有沖擊的現象，使細紗卷形狀良好，為下道工序的高速退繞創造了條件。同時利用變頻調速器控制電機的變速來控制錠子的轉數，使得細紗在大中小紗時轉速相應變化，可以減少紗的斷頭率。

3 結語

　　通用自動化裝置，特別是PLC在國產紡機上的廣泛應用，提高了國產紡機的機電一體化水平，縮小了與國外設備的差距，但還遠沒有形成產業規模。在中國加人WTO之后，多數企業面臨一個重新認識環境和自我重新定位的過程。大家應充分利用國際國內個別企業的成果，根據自身的優勢，與應用行業相結合，走專業化服務的發展道路。一些致力于發展自主品牌產品或系統的企業，要在質量、成本和市場上下大功夫，迅速擴大規模，力爭早日達到國際先進水平。