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纺织机械设计原理范文1
[关键词]跨专业选修课 液压与气压传动 纺织工程 教学 实践与体会
[中图分类号] G642.3 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2015）06-0138-03
随着不同学科之间的相互交叉、融合、渗透而出现了交叉学科，而科学上的新理论、新发明的产生，新的工程技术的出现，经常是在学科的边缘或交叉点上。因此，作为以人才培养为首要任务的高等院校应重视交叉学科将使学科本身向着更深层次和更高水平发展。交叉学科人才培养要求学生选修与本专业相关的基础课程即跨专业选修课程，以使学生具备交叉学科及专业发展的必要基础理论知识。纺织机械是一种集机、电、光、液、气等于一体的装备，其本身就要求相关学科交叉与融合。
本文以纺机液压与气压传动课程为例，分析了学生专业与跨专业选修课的特点，指出开设跨专业选修课程的必要性，重点阐述跨专业选修课程教学中遇到的问题及解决措施，对跨专业选修课程的教学和进一步实践与探索具有普遍而又重要的意义。
一、学生专业与跨专业课程特点分析
现代科学的发展是在多学科交叉、融合、渗透中不断发展的，对于人才能力的需求是多元化的、综合性的。2008年11月11日，在2008诺贝尔奖获得者北京论坛上，华人图灵奖得主姚期智指出，多学科交叉融合是信息技术发展的关键：当不同的学科、理论相互交叉结合，同时一种新技术达到成熟的时候，往往就会出现理论上的突破和技术上的创新。在高等院校，开设跨专业选修课目的就在于让学生掌握与自己专业相关的交叉学科的基础理论知识，为学生进一步全面综合发展提供后劲。
（一）学生专业特点分析
纺织工程专业培养具备纺织工程方面的知识和能力，能在纺织企业、科研、教学等部门从事纺织品设计开发、纺织工艺设计、服装设计与工程、纺织生产质量控制、生产技术改造以及具有经营管理初步能力的高级工程技术人才。毕业生可在纺织行业、高等院校、科研院所、商检等单位从事纺织品生产、纺织品贸易、教学、科研、开发及市场营销等工作。纺织工程主要课程包括机械设计基础、电工与电子技术、计算机原理及应用、纺织化学、纺织材料学、纺纱学、织造学、纺织品设计学、企业经营与管理、生物工程在纺织上的应用等。[1]
纺织工程是一个有关纺织产品设计、质量控制、生产技术等的系统工程。纺织机械是一种科技含量高，品种繁多，性能各异，批量中等，连续运转，集机、电、光、液、气等于一体的装备。[2]纺织机械是纺织工业的生产手段和物质基础，其技术水平、质量和制造成本，直接关系到纺织工业的发展。为提高纺织机械的高效化和自动化，一般纺织机械动力部分普遍采用液压与气压传动系统。比如DT-4C纺丝机液压系统、ZTE型浆纱机液压系统、清棉机气动系统[3]等。学生在学习本专业的过程中，一个中心环节就是对于纺织机械本身构造与工作原理的了解和掌握，这对于学生后续就业、深造具有重要意义。因此，学生学习纺机液压与气压传动课程是自身专业属性所决定的。
（二）跨专业选修课程与学生专业相关性
纺机液压与气压传动属机电及机械类（非热能与动力工程专业流体传动与控制方向）专业的一门技术选修专业课，主要讲解液压气压元件及系统的基本原理、结构及其应用。要求学生在学习本课程之后，能够掌握液压及气压传动系统的特点和基本概念;熟悉各种液压泵、液压执行元件、液压阀、液压辅件和气源装置、气动辅助元件、气动执行元件、气动控制元件;了解液压和气动基本回路，初步具有阅读简单液压、气动系统图的能力。[4]这对于纺织工程专业学生来讲，正是从事纺织工程专业产品设计、质量控制、生产技术的要求，尤其是在生产技术、质量控制方面，也是实现自身全面、综合发展的需要。
二、跨专业选修课教学过程中的问题及解决措施
在从事跨专业选修课程纺机液压与气压传动教学中，笔者遇到学生专业基础薄弱、重视程度低及兴趣不浓、适用教材参考资料少、实践环节欠缺、考核方式选择等普遍而又实际问题，现逐一分析并提出探索性的解决措施。
（一）学生专业基础薄弱
纺机液压与气压传动是一门主讲液压气压元件及系统的专业技术课，它除要求学生具备机械设计基础、电工电子技术等基础知识外，更重要的是要求学生具备流体力学基础知识。流体力学是理解和掌握好液压气压元件及系统的核心专业基础知识。而纺织工程专业学生没有先修流体力学相关课程，这给学生理解相关问题比如液动力、气穴现象等造成先天不足和困难。
因此，在进行液压气压元件及其系统教学之前，对学生进行流体力学基础部分的补充教学十分必要。在本课程中主要讲解流体静力学、流体运动学及动力学基础知识，让学生了解液压与气压传动中工作介质――液压油和空气的基本属性比如黏性等，连续性方程、动量方程及伯努利方程等基本定律，雷诺数及流态等流体流动规律。这对于学生后续学习和掌握液压气压元件基本工作原理及性能分析提供有力保证，也使得教学过程更加顺畅、高效。
（二）学生重视程度低及兴趣不浓
选修课在学生看来，一般认为是不重要的、与自身专业关系不大的课程。尤其在学分制下，学生的主要目的在于拿学分。因此，在学习过程中，学生重视程度及兴趣远不如必修课程和专业课程，他们通常有这样的表现形式――不专心听讲。这对选修课程的教与学造成一定的不良影响。
“兴趣是最好的老师”，只有学生对课程产生浓厚的兴趣，才能激发他们的学习热情与主动性。在纺机液压与气压传动教学中笔者始终贯穿纺织机械与液压气压传动相结合的思想，使液压气压传动扎根于纺织机械土壤中，让液压气压传动烙上纺织工程的专业特色。在一开始的绪论教学中，除了介绍液压气压传动在国防、工业生产及生活中的应用，更重要的是介绍其在纺织机械中的广泛应用，比如简介液压式压辊加压系统、GA331浆纱机液压无极变速器控制牵引辊传动系统等，激发学生的学习兴趣和热情。在平时教学中，比如讲解液压泵、液压阀及液压执行元件时，有意识地介绍其在相关纺织机械中的应用及举例，播放纺机液压气压系统实际工作过程录像。另外，结合时事新闻讲解相关知识，比如在讲液压换向阀及液压基本回路及系统时，结合最近（2014年10月17日）为纪念中法建交50周年，法国设计制造的巨型机械神兽“龙马”和“蜘蛛”在北京奥林匹克公园苏醒，进行巡游表演的新闻，其中巨型机械神兽“龙马”和“蜘蛛”使用最先进的自动化控制系统和电子设备控制，它可以行走、腾跃，[5]其动力及执行部分就是液压系统，从相关新闻报道图片中可以直接看到液压多路换向阀及液压缸。这对于激发学生对纺机液压与气压传动课程的学习十分有利，可以极大地促使他们产生兴趣，进行主动学习，也有力地促进课堂教学的顺利开展。
（三）适用教学参考资料少
目前，热能与动力工程专业流体传动与控制方向专业（即液压专业）对于液压气压传动有一个系统的学习体系，主要课程包括流体力学、自动控制原理、液压元件、液压传动系统、气压传动系统、液压控制系统、液压技术进展等专业课程，其知识模块之间具有一定的内在逻辑关系，使用的教学参考书籍比较模块化、专业化。这对于纺织工程学生来讲，在有限的学时内学习，有较大的困难。而且，目前还没发现一本既有机结合相关课程核心知识“流体力学――液压元件――液压气压传动系统――液压控制系统”又结合纺织机械专业背景的适用教学参考书目。
笔者在现有的液压教材中找到两本比较适合的书籍：《纺织机械液压与气动技术》（魏俊民主编），《液压气压传动与控制》（冀宏主编）。前者特点是在讲液压与气压系统时很好地结合纺织机械中的液压与气压传动系统进行分析和讲解;后者则从最基础的流体力学基础――液压元件――液压系统――气压元件――气压系统，全面系统地介绍了液压气压传动的基本原理。[6]在讲授过程中，笔者结合两本书，一方面补充学生欠缺的流体力学基础，另一方面结合学生的纺织机械专业知识，讲解液压气压元件及系统的基础理论及应用，收到了较好的教学效果。
（四）实践环节欠缺
纺机液压与气压传动作为一门讲解液压气压元件及系统的专业技术课，本身具有实践性强的特点。但在跨专业选修课中教学大纲并没有安排相应的实践教学环节，学生缺乏对于液压元件及系统的直观认识和感受，这也可导致学生学习兴趣低、热情不够，实践动手能力不足。
在课堂教学中对重要液压元件比如液压泵、液压阀等进行实物拆装，让学生直观认识元件结构，这对于其理解相关工作原理有很大好处。另外，可选择性进行实验演示，如液压泵性能实验、液压阀性能实验、液压气压回路及系统性能实验等。对学有余力或者感兴趣的学生开放实验，让他们自己动手操作，这对于学生的专业认知和理解会更加深刻到位。
（五）考核方式的选择
在纺机液压与气压传动的教学大纲中规定考核方式为综合测评。一般的选修课大多采用“出勤成绩+答辩（或大作业）”的形式进行综合测评。但我们认为，作为一门技术型的专业选修课程不应该是技术概论型的课程，要实实在在地在学生的脑海中留下一些印象，就要对学生的后续学习、就业、深造等提供一些支撑。而答辩或大作业往往只侧重于某一块知识的考查，对于学生的整个液压气压传动知识体系的构建意义不大，同时也对教师掌握教学效果以及后续教学改进提供不了太多的有效信息。
参考必修课程和专业课程的考核方式，提出并采用“出勤成绩×30%+‘测试1’×40%+‘测试2’×30%”的考核方式。其中将测试部分分为测试1和测试2（均为闭卷考试），测试1侧重于液压气压元件基本原理、符号识别的考查，测试2侧重于液压气压基本回路及系统的识别与分析。通过批阅试卷，发现学生对于液压气压传动基本原理及元件符号识别掌握得不错，但是对于液压气压基本回路及系统的分析能力欠缺，因此，教师可以根据这些信息，在结课时，再次重点讲解相关知识，可以有力填补学生的知识漏洞，同时也为后续教学活动的进一步改善提供有力信息，比如教学中加强和提升学生液压基本回路及系统的分析能力。
三、总结
纺机液压与气压传动是纺织工程专业一门十分必要的跨专业选修课程，其讲授的有关纺织机械的液压气压传动知识直接关系到纺织产品质量控制和制造成本以及纺织工业的发展，同时也是培养交叉综合型纺织工程人才的需要。作者以跨专业选修课程纺机液压与气压传动的教学为例，重点阐述跨专业选修课程教学中遇到的学生专业基础薄弱、重视程度低及兴趣不浓，适用教材参考资料少，实践环节欠缺，考核方式的单一等大多数跨专业选修课程所面临的普遍而实际的问题，并逐一进行分析，提出探索性的解决措施。这对跨专业选修课程的教学和进一步实践与探索具有普遍而又重要的意义。
[ 注 释 ]
[1] 兰州理工大学纺织工程专业培养计划[M].兰州：兰州理工大学，2010.
[2] 陈革，杨建成.纺织机械概论[M].北京：中国纺织出版社出版，2011.5.
[3] 魏俊民.纺织机械液压与气动技术[M].北京：纺织工业出版社，1986.
[4] 兰州理工大学液压气压传动课程教学大纲[M].兰州：兰州理工大学，2013.
[5] 中国网，法国巨型机械“神兽”将在京演绎“龙马精神”（高清组图），2014.10.10.
[6] 冀宏主编.液压气压传动与控制[M].武汉：华中科技大学出版社，2009.
纺织机械设计原理范文2
短纤维生产设备
随着中国化纤设备的不断发展,化纤工业发展较早的印尼、巴基斯坦等国家越来越多地从中国购买价廉物美的设备。他们的主要目标是购买大容量、日产 100 ～ 200 t的涤纶短纤维成套设备或对老旧设备及电气系统进行改造,他们对设备的要求往往采用欧美标准。西亚、东南亚等地区新形成的客户群体大多需要从中国成套购买设备和工艺服务,且单线生产能力都在 50 t/d上下,设备配置在中档左右。
另外,技术需求也出现了两极分化。单线生产能力 150 ～ 200 t及以上的熔体直纺短纤维设备和技术及单线生产能力 100 t及以下的螺杆间接纺回料纺设备和技术需求旺盛。
从本届展会上化纤短纤设备和技术的参展商情况来看,国外主要为Oerlikon Neumag(欧瑞康纽马格),该公司通过样本资料介绍了其全系列的短纤生产装备和技术;国内知名企业如恒天重工股份有限公司旗下的郑州纺织机械股份有限公司、邯郸纺织机械有限公司和邵阳二纺机,上海太平洋纺织机械成套设备有限公司等也悉数到场,以张家港港鹰实业有限公司为代表的一些小型化纤机械生厂商也纷纷参展。
1 展出情况介绍
1.1 常规短纤维生产设备
Oerlikon Neumag公司介绍了两步法短纤维生产设备。其中,涤纶短纤生产线的最大日产能可达 250 t,纺丝阶段的生产速度在 600 ～ 2 000 m/min,后加工的生产速度为 100 ～ 350 m/min。纺丝箱体上每个纺丝泵传动都由单独的变频器进行调节。盛丝桶的尺寸为 2.5 m×2.5 m×3 m,满桶重量可达 15 t以上,桶与桶之间的盛丝时间差为 ±1.5 s,可最大程度地减少桶脚丝数量。
从2001 ― 2007年,由我国南、北两大纺机集团提供的投产或在建的日产 100 t及以上的直纺涤纶短纤生产线多达50 多条。这一阶段我国的涤纶短纤总产能以年均 20% 以上的速率快速增长。
围绕节能、减排主题,上海太平洋纺织机械成套设备有限公司在此次展会上推出了远程监控和服务系统以及节能型导热油加热高温定形机,这两项技术目前在国内化纤机械行业属首创,达到国际先进水平。
上海太平洋纺织机械成套设备有限公司研制开发的日产 200 t涤纶短纤成套设备是自动化程度较高、产能较大、单位能耗较低的大容量化纤成套装备,单线年产能可达6 万t。其主要技术特点主要体现在纺丝设备、牵伸设备及控制系统上。
(1)纺丝设备:纺丝冷却吹风的形式、风温、风量和风压对粗丝束冷却的技术;使用 8 000 孔大喷丝板组件的纺丝箱体;适用于单束原丝 1.15×106 dtex大旦数丝束的牵引喂入装置;20 t以上盛丝筒往复装置。
(2)牵伸设备:原丝纤度 2.38×107 dtex条件下的丝束水浴牵伸技术;牵引力 180 kN下的大直径、多辊数紧张热定形技术;适应 6.67×106 dtex的高密度卷曲机;高产能下的丝束烘干定形机;适应 6.67×106 dtex高速切断机。
(3)控制系统:基于现场总线的涤纶短纤成套设备控制系统(FCS);基于网联网技术的系统远程诊断系统;自动控制的纺丝风量控制系统。
自热定形机问世以来,夹套式结构的先天缺陷伴随而来,如何解决热介质进出夹套管时的密封问题,成为化纤机械制造行业生产线维护的重点。上海太平洋纺织机械成套设备有限公司推出的高温定形机为电加热导热油全密闭型、单辊调速定形机,适用于PPS等特种耐高温短纤维的定形。这台高温热定形机对传统的传热、传动方式进行了革命,已申请了多项专利技术。其主要技术特点包括:单辊驱动、变频调速,多单元控制;单辊夹套式密封导热油、电热棒直接加热,单辊温度可调,实际节能可达 15% 以上;采用每上、下一对辊为最小单元的箱体组合结构,可根据生产工艺要求,成 2、4、6、8、10 等辊数组合(图 1)。
1.2 复合纺短纤维生产设备
复合纺短纤维生产设备与普通涤纶短纤维生产设备相似度较大,其主要区别在于纺丝部分,它需要两个供料系统,熔体在复合纺丝组件中汇集后纺出复合丝。
Oerlikon Neumag公司的样本资料中介绍了其双组分短纤维生产线设备。
据介绍,该生产线采用矩形纺丝组件,也可根据要求提供其他几何图形的纺丝组件。两种熔体的比例调整范围为 20/80 ～ 80/20,可用于生产皮芯型、偏心中空型、并列型、橘瓣型、海岛型及三叶型等多种结构的双组分纤维。该成套生产线可纺涤锦各种复合短纤维,还可纺超细海岛短纤维。
上海太平洋纺织机械成套设备有限公司的电加热复合纤维纺丝试验机可用于各种人造纤维的纺丝试验。通过更换组件计量泵等基本专业配套件,就能适用于各种不同的原料,进行长丝纤维、短纤以及单组分或双组分纤维的纺丝试验。该样机具有以下特点。
(1)纺丝箱体采用模块电加热方式,熔体配管也采用电加热。温度控制精度达到 ±1 ℃。
(2)加热以单纺位纺丝箱为最小单元,可任意组合。该套设备省却了气相联苯加热系统的投资和维护保养费用,虽然设备投资节约比例仅 5% 左右,但是系统运行的可靠和安全系数却大大提高。据介绍,该公司下一步还将将此系统推广至大直径多孔喷丝板纺丝生产线中,届时联苯锅炉和管道材料的节约量及设备与管路热损失的减少量将非常可观。
1.3 回料再生纺设备
Oerlikon Neumag公司的再生料涤纶短纤维生产设备有两种。一为连续的一步法生产线,产品为中等强度,其生产流程中的主要设备及排列为:纺丝机 牵伸机 牵伸箱 牵伸机 叠丝机 张力机 蒸汽箱 卷曲机 干燥机 切断机 打包机。另一种为两步法生产线,其排列为:前纺部分:纺丝机 牵引喂入 盛丝桶;后纺部分:盛丝桶 集束架 导丝机 浸液槽 蒸汽箱 牵伸机 牵伸箱 牵伸机 蒸汽箱 卷曲机 干燥机 切断机 打包机。
2006 ― 2010年是我国再生纤维间接纺(螺杆纺)技术飞速发展的阶段。化纤熔纺技术起源于间接纺(螺杆纺、长边轴传动等),发展于熔体直纺,现在又将直接纺的多孔、高速、数字化多单元变频控制等先进技术移植到传统螺杆纺行业,技术上实现了一个完整的螺旋上升过程。本届展会上,数字化多单元变频控制技术已在我国回收料再生纺短纤维设备领域遍地开花了。
上海太平洋纺织机械成套设备有限公司较早涉足了回收瓶片再生涤纶短纤维成套设备的制造与开发,迄今为止已开发了系列化的回收瓶片/切片兼容的可分别生产高强低伸、普棉、三维中空的专用成套设备,或集 3 种工艺于一体的柔性化成套设备工程。本届展会上,该公司展示了新一代再生瓶片纺高强涤纶短纤成套设备,该设备已于今年年初通过了中国纺织工业协会组织的科技成果鉴定。
该成套设备的主要技术指标包括:适纺范围 1.11 ～ 3.33 dtex;纺丝工艺速度 800 ～ 1 400 m/min;丝束总纤度 1.83×106、2.53×106、3.66×106 dtex;牵伸工艺速度 250 m/min;牵伸辊直径 350、360、410 mm;牵伸辊长度 850、1 000、1 400 mm;热定形辊直径 750、820 mm;产能:54.9、75.9、109.8 t/d。
主要技术特点包括以下几个方面:
(1)过滤器采用二级过滤形式,配置不同的过滤面积及特殊的管道设计,熔体通过过滤器时间较短,疵点数可控制在 5 以下;(2)组件采用新型结构和特制的喷丝板,配置适合瓶片的过滤材料,延长组件的使用周期,纺丝牵伸速度可达 1 350 m/min;(3)环吹风为适应瓶片纺原料变化复杂的特点,配置了半敞开式外环吹结构及单纺位风量控制装置,有效达到了纺丝工艺吹风风量和风温控制要求;(4)水浴牵伸采用涌积喷淋式结构,具有温度自动控制和停车水位自动降低功能,保证牵伸丝束张力控制的稳定性,设备采用全封闭形式,热量散失少,环境影响低,温度控制准确;(5)紧张热定形采用多组箱体分别传动组合,并配置辊温分区控制及蒸汽串接闪蒸利用,较好地实现了辊面温度的控制精度和蒸汽的有效利用;(6)蒸汽闪蒸系统采用多级串激技术,使中压蒸汽得到 5 次重复使用,大大提高了能源的利用率,经济效益明显。
镇江金浪潮化纤设备有限公司的再生纤维设备可用于生产 1.5 ～ 25 D二维中空、三维中空、棉型、毛型和有色丝等多品种短纤。为防止热量散失并保持良好的操作环境,该设备的加热辊使用钢化玻璃门密封起来,仅留出丝束通道,有效节约了能源。其纺丝箱体数最高为 10 位,单组分喷丝板直径最高为 410 mm,双组分喷丝板直径最高为 328 mm。该成套设备的卷曲机卷曲轮宽度为 270 ～ 320 mm,最大丝束速度可达 300 m/min。
另外,郑州纺织机械股份有限公司推出了日产 50 t的多单元变频控制短纤维后处理成套设备,适用于直纺、切片纺和回料纺。张家港港鹰实业有限公司等也推出了多单元变频控制的螺杆纺短纤维成套设备。
2 涤纶短纤维领域的技术发
展方向
随着石油资源日益紧缺和劳动力成本的上涨,直纺大容量短纤维装置也进入微利时期。目前,利润相对丰厚的回收瓶片再生“仿大化”短纤总产能已占我国涤纶短纤总量的 1/2,许多直纺短纤维装置纷纷改成瓶片再生螺杆纺。
东南亚、西亚地区回料再生纺工业的发展必将进一步加剧我国回收瓶片价格的上涨。因此,结构更简洁、功能更柔性、节能减排指标更先进、性价比更高的短纤维成套设备是我国化纤机械今后的主要发展方向。耐高温、耐磨轻质新型材料的应用也是一个亮点,以一套日产 50 t的涤纶短纤维螺杆纺丝设备为例,设备总重高达 300 t,装机功率高达 2 000 kW。材料轻质化后设备重量和装机功率如果降低30%,则每年节约的钢材和电耗数量巨大。高效、节能的大容量成套设备仍是发展主流,其自动化程度、设备运转率及劳动生产率均较高,且能耗与物耗较低,产品质量稳定,适用于大宗产品的需求,因此市场占有率也较高。今后几年,我国这类设备的主攻市场应瞄准海外。
化纤长丝加工设备
从本届展会化纤长丝设备的展出情况及介绍来看,国内外生产企业的产品开发全面围绕优化能源、效率及设备的功能性而进行。一方面节能降耗,减少费用,提高产品的利润;另一方面通过差别化设计以提高产品的竞争力。以Oerlikon Barmag(欧瑞康巴马格)公司、日本TMT机械株式会社等为代表的国外知名企业,展出了具有高性能、高技术含量并符合低碳经济要求的化纤机械设备;而中国化纤长丝设备的整体技术水平近年来也迅速提高,几家国内知名企业已达到了国际先进水平,高质量的产品也已进入国际市场,这使得国内化纤长丝生产企业在购买设备的选择上,由过去以进口设备为主,变为国产设备占 1/3。
1 长丝纺丝设备
1.1 民用长丝生产设备
本届展会上,Oerlikon Barmag公司重点推出了FDY生产中的革新方案WINGS FDY。通过革新的基于操作面的设备布局,WINGS FDY简化和缩短了生头的流程。与标准的纺丝牵伸工艺相比,新型FDY生产线的节能效果更显著,据称比传统的FDY生产线节能约 30%,从而也大大降低了二氧化碳的排放。通过广泛使用即插即用型部件,以及完整的预安装和经过测试的单元,WINGS简化和缩短了安装开车的时间。该技术的加工速度为 3 500 ～ 5 500 m/min,每位 24 头,最终产品的纤度范围为 30 ～ 150 D,其卡盘轴长1 380 mm,动程可达 91 mm。
以节能降耗为目的,Oerlikon Barmag公司继续大力推广其EcoQuench外环吹冷却装置(图 1),不但将丝条冷却过程所需空调风量减少了约 40%,有效节省了能耗,还明显地提高了细旦丝的品质,产品的CV值可降到 1.0 以下。同时配套推出第 3 代双通道快装式纺丝组件,不仅使纺丝操作更加方便,纺丝位距缩小,而且大大减少了单位占地面积。
TMT机械株式会社通过样本资料介绍了其用于细旦纤维纺丝的CIQ外环型冷却方式,据称其压缩空气消费量仅为普通侧吹风方式的 1/3。通过外环型冷却方式,使从喷丝板纺出的丝能以最省的能源达到最佳的冷却效果;缩小位距,对单丝纤度为 0.3 D等多孔超细旦纤维有着极佳的加工性,在外径为 85 mm的喷丝板上能纺出 288 孔以上的丝。
北京中丽制机工程技术有限公司的新型外环吹风丝束冷却装置主要用于DTY单丝纤度在 0.3 ～ 1.0 D之间的超细纤维的冷却吹风环节,由于装置的环吹风整流筒具有吹风均匀、清洗更换方便的优点,因此使用该装置能获得品质更优的涤纶超细长丝。该公司新型外环吹风丝束冷却装置的吹风头箱与纺丝箱之间采用线密封技术,密封严密可靠;整个纺程上的无风区高度可根据企业的生产工艺要求进行调节。同时,该装置采用气缸升降并辅之以立柱式直线轴承导轨,装置具有升降均匀稳定的特点。环吹装置上的定位销轴可使环吹头定位更加精准。由于新型外环吹风丝束冷却装置用风量低,因此可节约 80% 的侧吹风量,节能效果显著。
大连合成纤维研究设计院股份有限公司近 10 年来始终遵循“长丝高效多头”的主线在不停地创新。自2006年推出高效 24 头纺丝技术后,在本届展会上新推出了 32 头纺丝技术,使得FDY细旦丝(50 D以下)的加工成本更低,单位产量占地更少,用工更省。32 头纺丝机采用平行方式排列,可保证较小的卷绕位距和较低的卷绕层高,更有效地保证了 32 束丝卷绕张力的均匀性,从而保证了优良的产品质量。
1.2 产业用长丝纺丝系统
TMT工业丝纺丝系统是TMT机械株式会社的尖端产品,具有很高的可靠性与产能,可用于加工PET和PA产品,其主要规格如表 1 和表 2 所示。
瑞士SwissTex Winterthur(瑞士温特图尔纺织股份公司)在地毯丝和工业丝纺丝领域具有相当丰富的经验,为满足地毯市场需求,他们推出了经济而高质的symTTex M40 BCF纺丝系统(图 2)。这套系统的纺丝甬道采用“完全对称”的理念,可获得质量非常均匀一致的纱线。其优势包括:可用于生产PP、PA及PET的单色BCF;完美的对称丝路;上装式的纺丝箱体;每纺位 4 个头;高性能的HPTex膨化变形系统;采用FW 12型、4 头纺双胞胎卷绕头。另外,每条纺丝线的产能还可根据客户的实际需要进行优化。
symTTex M40系统保持了在挤压机和螺杆设计方面的优势,能适应多种聚合物的加工。这一特点允许两种聚合物用同一台螺杆挤压机进行加工,并能获得良好的熔体质量。侧吹风窗的设计特别考虑到如何消除在侧吹风窗和纺丝甬道中的空气紊流,进一步保证了优质而均匀的纱线质量。
经过多年的发展,奥地利SML(兰精机械)公司的austrofil纺丝机已成为高水准的中、高强PP长丝生产设备的代表,其HT、MT、BCF及POY生产线得到市场的广泛认可。
austrofil BCF生产线生产的BCF可以是单色或三色,具有很高的变形度、卷曲稳定性和低收缩率。专利设计的变形单元可生产纤度范围很宽的长丝。卷曲机构采用智能设计,避免内页片。变形工艺后的强冷却使长丝获得均匀稳定的高变形率。
标准的austrofil BCF生产线包括 4 台卷绕机,每台卷绕机有 2 个丝饼。基于生产线的模块化设计,用户可以只开动 2 台卷绕机,也可在后期扩展生产线以获得更高的产量。纺丝机采用电加热式纺丝箱。变形处理速度高达 3 000 m/min,单机产能为 210 kg/h,产品加工范围为 1 100 ～ 3 000 dtex。
另外,austrofil HT和MT采用模块化设计,可由一个牵伸模块扩展至 4 个;产品纤度范围 200 ～ 3 000 D,单机生产能力 160 kg/h;断丝时只有单个牵伸模块停机,废丝量少;短流程分布保证了熔体的高质量以及可快速改变颜色。
标准的austrofil POY生产线包括 4 个卷绕位,每个卷绕位有 4 个丝饼。采用模块化设计,用户可根据需要开动 2 个卷绕位,也可后期扩展生产线以获得更高的产量。
大连合成纤维研究设计院股份有限公司以其特有的消化吸收、自主创新与集成创新的优势,在聚酯工业丝装置国产化方面也取得重大突破,此次展会推出系列化聚酯SSP国产化成套技术与装备,同样产能的条件下设备投资可节约1/3,引起国内外厂商的极大关注。
另外,恒天重工在化纤长丝设备上也有了重大突破。新开发的POY卷绕机已批量投入市场,FDY卷绕机也已研制成功,展出了样机,标志着该公司向化纤长丝机械新领域的迈进。
2 化纤长丝后加工设备
Oerlikon Barmag公司的新型加弹机eFK是一种升级解决方案,适用于超细旦丝的加工。该机型采用 1.5 m短联苯热箱降低能耗;W1、W2和W2X牵伸采用单独传动的导丝辊方式,每个锭位的牵伸传动实现单电机直接传动,降低能耗;取消了皮辊或皮圈,方便维护;穿丝装置采用气动装置,降低了操作工人的劳动强度,保证丝条稳定,一致性好;配备在线张力装置,监测丝束张力和质量。本届展会上,该公司介绍了最新的 288 锭DTY加弹机eFK。
ATF 1500是TMT机械株式会社开发的高速假捻设备,包括ATF 1500 FOUR和ATF 1500 FV SZ两种类型,其中前者可对常规纤维和多功能纤维进行高速加工。两种机型的主要规格如表 3 所示。
江苏宏源纺机股份有限公司推出的新型高速弹力丝机一面为涤纶高速弹力丝机,另一面为锦纶高速弹力丝机,最高加工速度达 1 200 m/min。该机具有智能化程度高、节能降耗性佳、纺丝质量好、结构简单、操作维护方便等特点。由于配置了在线张力装置,因此每锭一位的丝线张力传感器可实时连续监测假捻器下的丝线张力,控制丝线质量。设备配有气动自动穿丝装置,可实现穿丝导丝器的自动下滑或上行以及自动执行生头动作,保证了丝条质量稳定可靠。
该高速弹力丝机的牵伸部分采用节能型热箱,减少了外界散热面积,可节能约 15%;采用单锭驱动假捻器,振动及噪音小,适应高速生产要求。另外,其牵伸装置好配置了W2X辅助罗拉,优化了丝线的加工。
综合以上几大化纤长丝设备参展商的参展重点,可以看出,新产品开发都围绕着提高效率、节能减排、减少用工和占地这些目标,完全符合我国“十一五”规划所提出的保护环境、持续发展的要求,将对我国化纤长丝企业的产业升级和结构调整起到积极的促进作用。
化纤设备专用部件
本届展会上展出的化纤设备专用部件包括高速卷绕头、网络喷嘴、喷丝板、热牵伸辊、螺杆挤压机、过滤器以及高精度齿轮泵等,这里主要介绍前三者的展出情况。
1 卷绕头
1.1 总体技术现状
(1)速度
卷绕头是纺丝卷绕设备中具有核心技术的关键设备。国内外都致力于精细研究,随着纺织工艺技术的成熟,现有卷绕机完全能满足FDY、POY的速度要求。
(2)结构特点
作为用于POY与FDY生产的卷绕机,其技术上已相当成熟,国内设备类型亦基本相同。目前以全自动卷绕机为主,主要包括转盘式全自动换筒生头机构,带速度控制的锭轴传动夹头机构在内的卷绕系统以及带有防叠装置的拨叉式或兔子头式导丝横动机构。从原理上讲没有太大变化,细节上由于筒管数目不断增加,使夹头夹紧系统以及多丝束生头系统变得更加复杂。除此之外,还有半自动卷绕头,国内上海金纬机械制造有限公司与北京中丽制机工程有限公司均有此类卷绕头,相对简单、经济。
(3)发展趋势
从本届展会可以看出,卷绕机目前的发展趋势为运行稳定、结构紧凑、高效节能。表现为夹头长度长、单个夹头的筒管数量多等。长夹头对卷绕机的机械设计、机械振动等提出了更高的要求,同时在机械制造工艺与制造精度方面难度也更大;筒管数增多也是一个发展趋势,多达 16、20 甚至 24 个。增加筒管数相当于增加卷绕机台数,其优点显而易见;所带来的技术上的难题就是要求有更高的运行稳定性、较小的速度波动、较小的约束间差异以及十分精确可靠的生头切换机构,才能保证 16 ～ 24 根丝束在生头与运行过程中不发生断丝,才能达到高效、节能、紧凑、减少人工的目的。
1.2 国内外企业展出情况
Oerlikon Barmag(欧瑞康巴马格)公司通过样本资料介绍了即插即用型集合牵伸辊卷绕头(WINGS)、i QOON全自动拨叉式卷绕头及ACW系列全自动卷绕头等。
WINGS是Oerlikon Barmag在纺丝装备全面实行节能 e save 标志的基础上(图 1)隆重推出的全方位最新节能理念。其目的是为了提高POY系统的生产效率和减低生产能耗,即在常规POY纺丝机的基础上,将牵伸卷绕所有相关的单个组件整合成为一个完整的卷绕单元,原有的卷绕头已不再只限于对长丝卷绕成形,而是集牵伸导丝、网络、卷绕于一身,大大缩短了导丝盘与卷绕辊之间的距离,使POY的牵伸导丝、卷绕部分的结构紧凑,减少了操作空间。
i QOON双胞胎卷绕头非常适用于高效FDY的生产,可同时加工多达 24 个卷装(图 2)。通过该卷绕头,可同时卷绕 20 或 24 个卷装。i QOON配备了长度为 1 200 和 1 380 mm的卡盘轴,分别可获得的动程长度为 95 和 91 mm。其最大卷取速度可达 6 000 m/min。
TMT机械株式会社既有ATi系列卷绕头(拨叉、兔子头)及ATi H工业用丝卷绕头,又推出了新一代氨纶卷绕机ATi 459α。ATi 459α采用特殊凸轮曲线,缓解了横动导丝器(兔子头)的回转冲击力,解决了高速卷绕时横动导丝器寿命短的问题;新的驱动方式可以大幅度节电;实现了小型丝饼多样化;采用左右开放式结构,提高了 2 或 3 台并排摆放的可操作性;最新开发的MTC功能,可大幅度改善丝饼的成型形,解决了目前氨纶丝饼普遍存在的凸肩问题,提高了后道工序退绕的效率,进而改善丝饼品质。其具体规格如表 1 所示,剖面结构如图 3 所示。
另外,TMT公司还介绍了其第二代双胞胎型卷绕头 ATi MANTAII(图 4),大大节约了总投资和细旦丝的生产成本,具有经济稳定的特点。ATi MANTAII目前有3 种型号可选,包括ATi II615MR、ATi II614MR和ATi II612MR,其中前两者的卷绕速度为 3 000 ～ 5 500 m/min,后者则为 3 000 ～ 6 000 m/min。
德国SAHM公司作为国际著名的重型纱锭卷绕机生产商,此次也带来了用于PAN原丝的更大卷装的840XE卷绕机,其往复长度可达 800 mm,卷重可达到 500 kg,为碳纤维的生产提供了更好的原料。
作为国内最大的化纤挤出机制造商,上海金纬化纤机械制造有限公司在卷绕机的开发上投入了大量精力。此次展会上,上海金纬机械制造有限公司展出了新型兔子头式JWA16/1680/4000卷绕头,其管筒夹头长度达 1 680 mm,据称是国产单轴最长的POY卷绕头;其卷绕速度为 4 000 m/min,丝饼数有 12/16 和 20 可选,适用于加工涤纶长丝。另一台展出设备JWAR15/1500/5500全自动卷绕头采用拨叉式横动形式(图 5),管筒夹头长度为 1 500 mm,卷绕速度为 5 500 m/min,丝饼数有 10、12、16 和 20 可选,适用于加工PET及PA6长丝。
北京中丽制机工程有限公司也带来了其全系列高速卷绕头的样本资料,包括BWA系列全自动卷绕机(拨叉式、兔子头式)、双转旋翼式“双胞胎”卷绕头(联体式卷绕头)以及氨纶卷绕头BWA10/690等。展出的 1 台BWA55T 1500凸轮滑梭式民用丝全自动卷绕头,卷绕速度为 3 500 ～5 500 m/min。
郑州纺织机械股份有限公司现有ZWT(兔子头式)、ZWB(双转子拨叉式)卷绕头,此外还有工业用丝卷绕头系列和碳纤维卷绕机(ZK6101型)。
2喷丝板
喷丝板作为化纤纺丝机的关键部件,是纺丝成形的基础元件,其质量是保证纤维成品质量和良好纺丝工艺的重要条件。
在此次参展的喷丝板产品中,除常规喷丝板外,还包括各种异形孔喷丝板、复合纺丝组件及喷丝板、碳纤维纺丝喷丝板、芳纶纺丝喷丝板、中空过滤膜纺丝组件及喷丝板等,其中一种用于新型环保型纤维素纤维纺丝的喷丝板采用不锈钢材料制作,单板孔数即超过了 60 000 孔,孔径仅为0.07 mm。
本届展会上,展出的喷丝板进一步适应当前化纤纺丝向超细、多头、复合以及各种差别化方向发展的趋势,孔密度不断提高,而孔尺寸及面积则越来越小。今后,用于各种高性能及新型纤维纺丝的喷丝板将成为有实力的喷丝板厂家的开发重点。
日本Nippon喷丝板公司以制造湿纺和干纺喷丝板著称,其技术核心是利用硬度相当于金刚石材质的耐磨损材料进行超精密加工,其微孔孔径最小达到 0.016 mm。干纺喷丝板采用异形孔,其三角孔边长为 0.03 ～ 0.08 mm。熔纺喷丝板最小孔径为 0.07 mm,同时可生产各种异形孔。此外,还新推出了一种中空纤维喷丝板,用于过滤、人工透析及其他用途。
Kasen(卡森)喷丝板公司是日本主要喷丝板生产商之一,主要生产各类熔融纺丝喷丝板,复合纺丝组件是其特色产品。此次展会未推出新技术及新产品。
常州喷丝板厂/常州纺兴精密机械有限公司作为国内规模最大的喷丝板制造商,可生产各类熔融纺、干法纺、湿法纺喷丝板以及各种非织造布和特种高性能纤维用喷丝板,熔融纺丝用工业化生产喷丝板的最小孔径达到 0.11 mm,基本代表了国内的最高水平。
北京中丽制机喷丝板有限公司展出了常规的喷丝板样品,可生产各种熔融纺、复合纺、熔喷纺等纺丝工艺用喷丝板。其亮点是拥有美国SPINTRACK喷丝板自动检测仪,在产品质量的保证上有一定优势,检测时,可达到对长丝喷丝板进行逐孔检验。
3网络喷嘴
随着化纤工业的高速发展,市场对于纤维质量的需求也越来越高,这就对化纤生产设备及工艺提出了更高的要求。低能耗、易操作、良好的工艺弹性和最佳的网络丝品质正成为网络技术发展的主流趋势。系列模块化,意味着使用者可以通过变换嘴芯,快速适应变化的市场需要,同时也为设备维护提供了便利。
网络喷嘴可以在长丝加工过程中给予丝条必要的抱合性,使长丝顺利生产和加工,丝条的网络节点可以改善卷绕外观成形,使生产速度更高,有效防止单丝或纤维断头。
Oerlikon Textile Components(欧瑞康纺织专件)旗下的Heberlein(赫伯利)公司是世界领先的合成纤维长丝用空气网络喷嘴和空气变形喷嘴供应商。展会上,该公司展出了多个系列网络喷嘴产品。
为适应市场的快速变化,纺丝牵伸系列Heberlein® PolyJet SP 2,该系列喷嘴包括PolyJet SP 2 HN和PolyJet SP 2 PP,其中前者结构紧凑,丝距小,可容纳多丝道,其全系列型号HN112A到HN202A的丝距为 6 mm,网络节点数高,均匀性和稳定性好。
Heberlein® SwissJet喷嘴的假捻系列是在一种无损丝线的情况下,以极低的运行成本充分发挥网络效能的创新喷嘴,喷嘴芯S1、S2及S3系列适用于低于 240 dtex的丝线,具有极高的网络均匀性和网络点数,生产速度可达 1 200 m/min;S12、S16及S18系列带有涡流腔,适用于在一定的网络点数下对网络点稳定性要求较高的情况。假捻 变形系列SlideJetTM 在操作性上更加完善,简化了维护,且喷嘴芯更易识别。
早期的预网络喷嘴是模仿网络喷嘴的工作原理,在丝束上打出一个个松散的网络结,丝束在其工作过程中被气流上下抛动以达到油剂被进一步分散的效果。这种方式有两个缺点:一是打出的网络结与后道网络器打的结有冲突,二是油剂分布不够均匀。鉴于此,许多网络喷嘴设备制造商推出了新型节能的预网络喷嘴,提高了网络效果。此次展会上,Ceratrak(赛莱特)公司推出的MZ型预网络喷嘴和阿波纺锭公司的预网络喷嘴得到了广泛关注。
Ceratrak是化纤生产所需的陶瓷配件的供应商。该公司近年来着力于开发新产品,此次展会推出了最新的MZ型预网络喷嘴和主网喷嘴,其中在预网络喷嘴中,非触摸类型一般适用于加工多孔丝,而触摸式则适用于低旦丝和多 孔丝。
阿波纺锭株式会社响应节能的需求,推出了在原丝生产工序中使用的空气喷嘴的节能型主网络喷嘴和预网络喷嘴。MT系列是该公司的标准型产品,与其相比,MR系列的空气流量最多可减少 60%。MA系列在继承MT系列稳定生产的基础上,实现了低成本化。MV系列则在MT系列的基础上,将丝间距最小设计至 8 mm,能对应多丝饼化,提高其操作性。
纺织机械设计原理范文3
关键词机械设计 制造 自动化 产品 发展方向
中图分类号：TD404 文献标识码：A 文章编号：
前言
早在1971 年日本的《机械设计》杂志副刊上就刊登了机电一体化这一名词。之后， 机电一体化得到了不断发展。美国机械工程师协会于1984 年为现代机械下了如下定义： 现代机械是“由计算机信息网络协调与控制的， 用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和（或） 机电部件相互联系的系统”。它与前面提及的机电一体化是一致的， 因此可以说现代机械就是指机电一体化系统。20 世纪90 年代国际机器与机构理论联合会给出了这样的定义， 机电一体化是精密机械工程、电子控制和系统思想在产品设计和制造过程中的协同结合。因此又可以说机电一体化就是在机械设计制造及其自动化基础上的发展。
机械设计制造及其自动化是机械技术和电子技术为主体， 多门技术学科相互渗透、相互结合的产物， 是正在发展和逐渐完善的一门新兴的边缘学科。机械自动化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化， 使工业生产由“机械电器化” 迈入了以“机械自动化” 为特征的发展阶段。
机械自动化的发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科， 随着生产和科学技术的发展， 它还将不断被赋予新的内容。但其最基本的特征可概括为： 机械自动化的设计制造是从系统的观点出发， 综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感检测技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术， 根据系统功能目标和优化组织结构目标， 在多功能、高质量、高可靠性和低能耗的意义上实现特定功能价值并使整个系统最优化的系统工程技术。
需要强调的是， 机械自动化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合性技术， 而不是机械技术以及其他新技术的简单组合、拼凑， 这就是现代机械与机械电气化在概念上的根本区别。现代机械设计制造出的产品， 不仅是人的手与肢体的延伸，还是人的感官与头脑的延伸， 智能化的特征是现代机械自动化和传统机械在功能上的本质区别。
1 机械设计制造及自动化的符合设计原则
1.1 满足对机器的功能要求
任何一种产品都是为满足人们的某种需要而开发的， 都必须具有某种主要功能， 不同的产品具有不同的主要功能。概而言之， 都能对输入的物质、能量和信息（即所谓工业三大要素） 进行某种处理， 输出具有所需特性的物质、能量与信息。因此， 机械自动化系统也必须具有这样的主功能， 即对输入的物质、能量和信息进行某种处理， 从而输出具有所需特性的物质、能量与信息。机械自动化系统功能如图1 所示。
机械自动化系统是一个综合的概念， 包含了机电一体化技术和机电一体化产品两个方面的内容。
作为产品， 又包含着设计、制造和特定的功能以满足使用要求， 而功能是由其内部有机联系的结构所决定的。
1.2 利用先进技术不断创新
根据产品或系统的主功能不同， 可对产品或系统进行分类。
以物料搬运、加工为主， 输入物质、能量和信息， 经过加工处理， 主要输出改变了位置和形态的物质系统（或产品） 称为加工机。如各种机床、交通运输机械、食品加工机械、起重机械、纺织机械、印刷机械、轻工机械等。
以能量转换为主， 输入能量和信息， 输出不同能量的系统（或产品） 称为动力机， 其中输出机械能的为原动机。如电动机、水轮机、内燃机等。
以信息处理为主， 输入信息和能量， 主要输出某种信息。如数据、图像、文字、声音等的产品称为信息机。如各种仪器、仪表、计算机、传真机以及各种办公机械等。
机械自动化系统除了具备上述必须的主功能外， 还应具备其它内部功能， 即动力功能、检测功能、控制功能、构造功能。
基于上述的功能构成原理， 既有利于设计或分析各种机械自动化的产品， 又有利于开拓思路， 便于创造发明和创新。例如， 根据3 种不同的主功能及其不同的输入， 组合起来可形成9 大类型的系统产品， 如表1 所示。
此外， 对于不同主功能的加工机构， 其运动方式不同， 也构成不同用途的机械。例如， 金属切削机床是根据工件与刀具相对运动产生切削作用的原理进行工作的。因此， 工件与刀具的运动方式不同， 便产生不同用途的机床。所以说机械自动化的发展空间非常广阔， 具有极大的想向空间， 需要我们利用先进技术符合科学原理来不断创新， 设计制造出一流的自动化产品。
2 机械自动化系统在化工生产中的应用
生产过程中， 对各个工艺过程的物理量（或工艺变量） 有着一定的控制要求。有些工艺变量直接表现生产过程， 对产品的数量与质量起着决定性的作用。例如， 精馏塔的塔顶或塔釜温度， 一般在操作压力不变的情况下必须保持一定， 才能得到合格的产品； 加热炉出口温度的波动不能超过允许范围， 否则将影响后一工段的效果； 化学反应器的反应温度必须保持平稳， 才能使效率达到指标。有些工艺变量虽不直接地影响产品的质量和数量， 然而保持其平稳却是使生产获得良好控制的前提。
2.1 锅炉汽包水位控制方面的研究
锅炉汽包是生产蒸汽的设备， 几乎是工业生产不可缺少的设备。保持锅炉汽包的液位高度在规定范围内是非常重要的， 若水位过低， 则会影响产气量， 且锅炉易烧干而发生事故； 若水位过高， 生产蒸汽含水量高， 会影响蒸汽质量。这些都是危险的， 因此对汽包的液位严加控制是保证锅炉正常生产必不可少的措施。
2.1.1 单冲量控制系统
汽包水位控制手段是控制给水， 基于这一原理， 可构成如图2 所示的单冲量控制系统。
这里的“冲量” 一词是指变量， 单冲量即汽包水位。这种控制系统是一种典型的简单控制系统。当蒸汽负荷突然大幅度增加时， 由于假水位现象，控制器不但不能开大给水阀来增加给水量， 以维持锅炉的物料平衡， 而是关小控制阀的开度， 减小给水量。等到假水位消失后， 由于蒸汽量增加， 送水量反而减小， 将使水位严重下降， 波动很历害， 严重时汽包水位降到危险程度以至发生事故。
因此对于停留时间短、负荷变动较大的情况， 这样的系统不能适应， 水位不能保证。然而对于小型锅炉， 由于水在汽包中的停留时间较长， 在蒸汽负荷变化时， 假水位的现象并不显著， 配上一些联锁报警装置， 也可以保证安全操作， 故采用这种单冲量控制系统尚能满足生产要求。
2.1.2 双冲量控制系统
在汽包水位的控制中， 最主要的扰动是蒸汽负荷的变化。如果根据蒸汽流量来进行校正， 不仅可以补偿“虚假水位” 所引起的误动作， 而且使给水位控制阀的动作十分及时， 从而减少水位波动， 改善控制品质。将蒸汽流量信号引入， 就构成了双冲量控制系统， 如图3 所示。从本质上看， 双冲量控制系统是一个前馈（蒸汽流量） 控制加单回路反馈控制的复合控制系统。这里的前馈仅为静态前馈，若需要考虑两条通道在动态上的差异， 需引入动态补偿环节。
图3 所示的连接方式中， 加法器的输出I 是：
式中 ———液位控制器的输出；
———蒸汽流量变送器 （一般经开方器）的输出；
———初始偏置值；
———加法器系数， 的设置一般取1；
———加法器系数， 的值应考虑到静态前馈补偿， 可现场凑试， 也可经理论推导得出。
设置的目的是使其在正常负荷下， 控制器和加法器的输出都有一个比较适中的数值。最好在正常负荷下，和项接近而相互抵消。
根据以上分析可知： 自动控制装置和被控的工艺设备组成了一个没有人直接参与的自动化控制系统， 操作工坐在操作室里就能观察到整个装置的变化。这样， 既能保证生产过程的安全， 又降低了劳动强度。
近二十年来， 工业生产规模的迅速发展， 加剧了对人类生存环境的污染， 因此减小工业生产对环境的污染也纳入了过程控制的目标范围。综上所述， 过程自动化控制的主要目标包括以
下几个方面：
（1） 保证生产过程的安全和平稳；
（2） 达到预期的产量和质量；
（3） 尽可能地减少原材料和能源消耗；
（4） 把生产对环境的危害降到最小限度。
3 结论
因为现代机械自动化在设计和制造上具有多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义， 所以机械的设计、制造都是围绕着机械自动化来进行的。机械自动化技术所面临的共性关键技术是传感检测技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动化控制技术、接口技术、精密机械技术及系统总体技术等。所以说， 机械自动化系统就是机电一体化系统。机电一体化的发展就是机械自动化的发展。广大设计人员应清醒地认识到机械设计制造只有向机械自动化设计制造方向发展， 才是机械工业发展的唯一出路。设计人员不能只热衷于技术引进， 不能仅仅安心于作为新技术的传播者， 而应该作为新技术产业化的创造者， 为机电一体化技术发展开辟广阔的天地。
参考文献
[1]刘武发，刘德平. 机电一体化设计基础[M].北京：化学工业出版社，2007.
[2]杨世明，腾献银，赵镇宏，等. 机械设计[M]. 北京： 电子工业出版社， 2007.
[3]张建民，等. 机电一体化系统设计[M]. 北京:高等教育出版社，2001.
纺织机械设计原理范文4
关键词：设计制造; 自动化; 产品; 发展; 方向
中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：
前言
早在1971年日本的《机械设计》杂志副刊上刊登了机电一体化这一名词，后来随着机电一体化的发展而被广泛的应用。美国机械工程师协会于1984年为现代机械下了如下定义：“由计算机信息网络协调与控制的，用于完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和（或）机电部件相互联系的系统”。它与前面提及的机电一体化是一致的，因此可以说现代机械就是指机电一体化系统。20世纪90年代国际机器与机构理论联合会，给出了这样的定义，机电一体化是精密机械工程、电子控制和系统思想在产品设计和制造过程中的协同结合。因此又可以说机电一体化就是在机械设计制造及其自动化基础上的发展。现主要围绕机械设计制作及自动化与其优点展开论述
1.机械设计制造及自动化的符合设计原则
1.1 满足对机器的功能要求
任何一种产品都是为满足人们的某种需要而开发的，都必须具有某种主要功能，不同的产品具有不同的主要功能。概而言之，都能对输入的物质、能量和信息（即所谓工业三大要素）进行某种处理，输出具有所需特性的物质、能量与信息。因此，机械自动化系统也必须具有对输入的物质、能量和信息进行某种处理，从而输出具有所需特性的物质、能量与信息的主功能。如图1-1示:
图1-1机械自动化系统功能示意图
如上所述，机械自动化系统是一个综合的概念，包含了机电一体化技术和机电一体化产品两个方面的内容。作为产品，又包含着设计、制造和特定的功能以满足使用要求，而功能是由其内部有机联系的结构所决定的。
1.2利用先进技术不断创新
根据产品或系统的主功能不同，可对产品或系统进行分类。
以物料搬运、加工为主。输入物质、能量和信息，经过加工处理，主要输出改变了位置和形态的物质系统（或产品）称为加工机。如各种机床、交通运输机械、食品加工机械、起重机械、纺织机械、印刷机械、轻工机械等。
以能量转换为主，输入能量和信息，输出不同能量的系统（或产品）称为动力机，其中输出机械能的为原动机。如电动机、水轮机、内燃机等。
以信息处理为主，输入信息和能量。主要输出某种信息。如数据、图像、文字、声音等的产品称为信息机。如各种仪器、仪表、计算机、传真机以及各种办公机械等。
机械自动化系统除了具备上述必须的主功能外，还应具体备其它内部功能、即动力功能、检测功能、控制功能、构造功能。
基于上述的功能构成原理，既有利于设计或分析各种机械自动化的产品，又有利于开拓思路，便于创造发明和创新。例如，根据3种不同的主功能及其不同的输入，组合起来可形成9大类型的系统产品。如表2-1所示：
表2-1不同主功能及输入的组合
此外，对于不同主功能的加工机构，其运动方式不同，也构成不同用途的机械。例如，金属切削机床是根据工件与刀具相对运动产生切削作用的原理进行工作的。因此，工件与刀具的运动方式不同，便产生不同用途的机床。所以说机械自动化的发展空间非常广阔，具有极大的想向空间，需要我们利用先进技术符合科学原理来不断创新，设计制造出一流的自动化产品。
2.机械自动化系统的优点与效益
随着机械自动化技术的快速发展，机械自动化产品有逐步取代传统机电产品的趋势，与传统机电产品相比，机械自动化产品具有高的功能水平和附加值，它将给开发生产者和用户带来社会、经济效益。
2.1生产能力和工作质量提高
机械自动化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动化控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和较高的产品合格率。同时，由于机械自动化产品实现了工作自动化，所以生产力大大提高。例如:数控机床对工件的加工稳定性大大提高,生产效率比普通机床提高5～6倍。柔性制造系统的生产设备利用率可提高1.5～3.5倍，机床数量可减少约50%，节省操作人员约50%，缩短生产周期40%，使加工成本降低50%左右。此外，由于机械自动化工作方式具有可通过调整软件来适应需求的良好柔性，特别适合于多品种、小批量产品的生产、是缩短产品开发周期、加速更新换代的重要途径。
2.2使用安全性和可靠性提高
机械自动化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采取保护措施，避免和减少人身与设备事故，显著提高设备的使用安全性，机械自动化产品由于采用电子元器件，减少了机械产品中的可动构件和磨损部件，从而使其具有较高的灵敏度和可靠性。故障率降低，寿命得到了延长。
2.3调整和维修方便，使用性能改善
机械自动化产品在安装调试时，可通过改变控制程序来实现工作方式的改变，以适应不同用户对象的需要以及现场参数变化的需要。这些控制程序可通过多种手段输入到机械自动化产品的控制系统中，而不需要改变产品中的任何部件和零件。对于具有存储功能的机械自动化主品，可以事先存入若干套不同的执行程序，然后根据不同的工作对象，给定一个代码信号输入
即可按指定的预定程序进行自动工作。机械自动化产品的自动化检验和自动监视功能可对工作过程中出现的故障自动采取措施，使工作恢复正常。由于机械自动化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化，并且方便、简单。机械自动化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥，系统可重复实现全部动作。高级的机械自动化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动化最优化操作。
2.4具有复合功能，适用面广
机械自动化产品跳出机电产品单技术、单功能限制，具有复合技术和复合功能，使产品的功能水平和自动化程度大大提高。机械自动化产品一般具有自动化控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自动保护和智能化等多种功能，能应用于不同的场合和不同领域，满足用户需求，应变能力较强。
2.5改善劳动条件，有利于自动化生产
机械自动化产品自动化程度高，是知识密集型和技术密集型产品，是将人们从繁重的体力劳动中解放出来的重要途径，可以加速工厂自动化、办公自动化、农业自动化、交通自动化甚至是家庭自动化，从而可促进我国四个现代化的实现。
2.6节约能源，减少耗材
节约一次和二次能源是国家的战略目标，也是用户十分关心的问题，机械自动化产品通过采用低能耗驱动机构，最佳的调节控制，以提高设备的能源利用率，可达到明显的节能效果。同时，由于多种学科的交叉融合，机械自动化系统的许多功能一方面从机械系统转移到微电子、计算机系统，另一方面从硬件系统转移到软件系统，从而使得机械自动化产品系统朝着轻小型方向发展，减少了材料消耗。
所以，无论是生产部门还是使用单位，机械自动化技术和产品的应用，都会带来显著的社会和经济效益。正因为如此，世界各国，首先是日本、美国、欧洲各国都在大力发展和推动机械自动化技术。
3.结语
因为现代机械自动化在设计和制造上具有多功能、高质量、高可靠性，低能耗的意义所以机械的设计、制造、都是围绕着机械自动化来进行的。所以设计人员不能只热衷于技术引进，不能仅仅安心于作为新技术的传播者，而应该作为新技术产业化的创造者。
参考文献：
纺织机械设计原理范文5
（①西安工程大学人事处，西安 710048；②西安工程大学管理学院，西安 710048）
（①Department of Human Resource，Xi’an Polytechnic University，Xi’an 710048，China；
②School of Management，Xi’an Polytechnic University，Xi’an 710048，China）
摘要： 为解决纺织企业计划层与车间制造层之间数据表示、集成问题，首先，对制造过程中业务及数据流程问题进行了分析，构建了面向制造层面的纺织制造执行系统体系框架；然后，对制造执行系统中的数据约束规则、数据形式化表示、异构数据库的集成原理进行了设计与优化。其次，在局域网环境下，开发了一种面向制造层面的纺织制造执行系统。通过系统功能的实际应用，结果表明：经数据问题设计与优化后，制造执行系统有效实现了计划层与车间层之间数据的有效衔接，解决了企业内部数据重复度高，利用率低的问题。
Abstract： In order to solve the problem of data expression and integration between production planning layer and shop manufacturing layer in the textile enterprise， first， the workflows for business and data was deeply analyzed， and a system framework oriented to manufacturing layer for textile manufacturing execution system was built. Then， data constraint rules， formal representation， heterogeneous database integration principle in the manufacturing execution system were designed and optimized. Second， in the LAN environment， a textile manufacturing execution system oriented for manufacturing-level was developed. As verified in the practical application of the system， the results have shown that manufacturing execution system has achieved effective data convergence between production planning layer and shop manufacturing layer after designing and optimizing the data problem， and solved the problem of high duplication degree and low utilization of internal data.
关键词 ： 制造执行系统；纺织企业；数据集成；数据表示 ing
Key words： manufacturing execution system；textile industry；data integration；data expression
中图分类号：TS103.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）18-0047-06
收稿日期：2015年5月13日。
基金项目：陕西省科技计划项目（2013KRM07）；陕西省社科基金项目（13D026）；陕西省社科界重大理论与现实问题研究项目（2014Z039）；中国纺织工业协会指导性计划项目（2014076，2013068，2011081）；陕西省教育科学“十二五”规划课题（SGH140649）；陕西省教育厅科研计划项目（2013JK0742，11JK10550。
作者简介：张卫东（1979-），男，陕西西安人，硕士，工程师，主要研究方向为纺织生产过程管理；邵景峰（1980-），男，陕西西安人，博士生，副教授，硕士生导师，主要研究方向为智能信息处理。
0 引言
制造执行系统（Manufacturing Execution System，简称MES）是美国AMR（Advanced Manufacturing Research，Inc.）公司在90年代初提出的，其目的在于将企业资源计划层同车间现场控制，通过执行系统联系起来，实现企业生产信息的有效整合[1]。纺织企业作为传统的制造业，在ERP或设备控制系统设计实施时都涉及中间的车间管理层，对MES的需求就应运而生，其效果也逐步显现[2]。
国外从很早以前就开始研究纺织制造执行系统了，如Colorni A M[3]等人在1991年开始研究纺织制造执行系统；1995年Geroge Coppus等人，为纺织企业开发了一种制造信息系统（MIS），其属于制造执行系统的范畴；在1996年Dorigo M[4]等人研发了一种面向纺织企业的制造执行系统；1998年Tanju Yurtsever[5]等人，为纺织企业构建了一种集生产监控与调度功能于一体的制造执行系统；而且，Michael N Huhns[6]等人在深入研究流程企业制造执行系统的基础上，在2005年开发了纺织企业的制造执行系统等，促进了纺织制造执行系统的发展。我国关于纺织制造执行系统的研究起于20世纪80年代初[7]，虽然当时我国的纺织业发展良好，但是设备自动化水平低的问题不容忽视，再加上信息技术力量薄弱，生产管理方式落后等原因，造成我国一直没有建立完善的的纺织企业的制造执行系统，只在某一特定领域建立了相应的制造执行系统。直到1991年，Cheng Fantien[8]等人提出一种面向纺织企业的制造执行系统框架，我国的相关专家才开始研究这方面的内容。如郑永前[9]等人，提出了一种基于UML的面向服务的MES模型；董玉倩[10]等人对制造执行系统的关键技术进行了研究，并将其应用于纺织企业，同时，于冬青[11]等人将制造执行系统应用于纺织企业等。通过分析这些文献发现，我国关于纺织制造执行系统的研究比较单一，忽视了对制造层面的纺织制造执行系统的研究。因此在中国纺织工业联合会制订的“十二五”规划中[12]，首次将面向制造层面的制造执行系统作为了研究重点对象，这无疑推动了我国纺织制造执行系统的研发和进步。
通过文献回顾发现：国内外很多专家都把研究重点放在了系统模型的构建、先进技术在系统中的应用等方面，对系统体系结构的整合方面研究不足，在这种形势下，现有的系统虽然具有良好的先进性和兼容性，但是并没有面向制造层面的纺织制造执行系统。为此，本文将整个纺织过程的业务作为切入点，在原有各个车间监控系统的基础上，进行系统体系结构的构建，以实现上层计划层与车间现场控制层间信息的有效衔接。
1 系统结构
要想实现企业资源计划（ERP）层与车间生产控制层（PCS）之间的良好沟通，纺织制造执行系统需要起到一个承上启下的作用，为实现上述目的，应将纺织制造执行系统定位成一个多功能为一体的创新服务平台，该平台的最终目的是实现企业内部各类数据的共享共用，避免出现企业信息“孤岛”问题。具体操作如下：首先通过增量聚类算法进行聚类，并从中抽出潜在的知识规则；然后，通过数据表名称及字段的冲突处理，实现异构数据库间数据表中相应信息的统一；其次，借助数据接口，从各异构数据库中获取实时数据，建立多数据表间的品种数据信息链接，其目的是通过品种数据信息建立多数据表间的相关性，可以增强底层生产控制层数据的采集、处理、分析和存储能力；最后，通过这种关系规则，实现生产计划层与车间制造层之间数据的有效对接，进行数据的融合处理。
这样，在系统结构构建过程中，将其设计为计划层、执行层、控制层三部分。其中，计划层的主要作用是将各类车间监控系统中的异构数据进行集成，并进行数据的通信、存储以及加工。具体而言，就是实时地接收生产控制层所回送的各类生产数据，经过数据融合处理后，将其结果一方面存储在本地数据库TextileDB中，另一方面同步转储给上层ERP系统。
执行层的主要目的是进行各异构数据库记录的冲突处理，并通过数据接口进行数据的融合、存取和链接。
控制层用来统一管理制造层面的车间生产数据，主要通过实时数据与历史数据的分离方法来有效保证生产数据的实时性、完整性和正确性。这样，所构建的系统体系结构如图1所示。
2 数据问题
2.1 数据关联规则约束
纺织企业是一个多车间、多部门、多设备、多用户的企业，加之，企业内部数据众多、业务规则复杂、管理系统繁多、数据库类型各异，使得多用户在同一时间并发操作数据库时，使得系统服务器的负载过大，在这种情形下，需要对系统数据库进行合理的设计，并对各个异构数据库中的数据进行合理地规范，以提高系统数据库的反馈、效率，从而达到数据共享共用的目的[13]。
具体的设计过程为：首先，将对象及对象之间的关系映射成关系数据库中的表元素；然后，将对象属性映射成关系数据库的列，同时将对象间关联、组成和聚合等关系映射成关系数据库中完整性等约束。而对象又包含多个属性，其构成状态集反映静态特征和当前所处的状态。业务对象的行为是业务对象完成其功能的基础，如品种数据的录入、原料信息的入库、品种试验数据的录入、纱织疵信息的导入导出等；同时，根据纺织企业的业务管理规则，即各个业务对象之间并非独立，而是存在多种联系的规则。如在机品种信息的翻改、生产计划的调整与调度、纱织疵信息的反馈等业务规则，而这些规则对业务对象的属性、行为和关系产生了约束。为了使各个对象之间具有良好的衔接性，在系统数据库设计阶段，设置了两个表来完整映射一个对象，即：一个是体现业务对象静态特征的业务表，另一个是反映实际业务流程信息的流程表。通过这两个表，使得业务对象内部的流程关系以及各业务对象之间的业务规则关系，通过业务逻辑层映射成表内或表间的关联关系或约束来体现[14]。
2.2 数据形式化表示
就纺织业务过程而言，主要涉及从订单到计划，再从纤维到纺织成品的整个过程，分别解释纺织品成形过程对应的what，how，who，why，where，when问题，则整个业务流程对应的业务数据可以包括（以下用B表示）主要包括过程对象集O、工艺计划集H、原料集R与设备集D、制造过程集T以及织物集S，由此，纺织业务数据B可用一个如下所示的六元组来表达[15]。
B：：={O，H，R，D，T，S} （1）
上式中，由于H与T在整个纺织制造过程中表达了织物成形过程的时序变化，并按照H的计划进行控制着织物成形过程的前进，以及T的过程监控从而演绎出纺织成品的结果数据。同时，对纺织过程的业务流程而言，其对应制造过程数据可以按照织物质量形成过程的时序与逻辑关系，通过工序间的“输入——输出”关系，在具体形式表达时解析成网络结构，用以实现制造过程数据的有效集成。而多色集理论为纺织过程异构数据的集成和形式化建模提供了理论依据。
由此，基于多色集合理论[16]，对加工过程中产生的各类数据进行统一描述。具体流程为：首先从集成数据库中抽象出构建多色集合的基本元素集合，并将抽象到的数据形成网络结构，同时定义对应的节点集为：Ns={Ni|1?燮i<n}，其中，Ni是集合Ns的具体实体，主要包括工艺计划集H、原料集R 、设备集D、制造过程集T以及织物集S等具体具体对象，当然，也可以包括与具体对象相关的多个关联节点。在纺织数据集成过程中，Ni可以表示与数据相关的O、H、R、D、T、S中任意一个对象或者对象的组合，而这个对象或对象的组合可以在多色集合中被虚拟地染上一种颜色，借助聚类方法实现对象类型的区分。
假设A={a1，a2，…，aj，aj+1，…，an}表示纺织过程中工序之间数据的活动节点集，并以两两节点组合（ai，aj）表示多色集元素，则工序间活动节点之间关系可以表示为多色集的围道，即Fk（ai，aj），其中k=1，2，…，5。当k=1时，（ai，aj）为顺序连接，k=2时，（ai，aj）为与分连接，k=3时，（ai，aj）为与合连接，k=4时，（ai，aj）为或分连接，以及k=5时，（ai，aj）为或合连接。现根据上述两两节点组合关系，建立表示数据节点集对应的“活动—活动”关系布尔矩阵模型，记为[（A*A）*F（A*A）]，则具体的形式如式（3）所示。
根据订单信息和纺织企业的生产状况，安排具体的生产计划任务，并确定具体的生产加工路线，并借助纺织生产过程关系模式进行表达，其中v1、v2、v3、v4表示纺织过程数据活动节点并包括具体的工序流程对应的数据节点，以及节点之间的相互关系如图2所示。例如v1：：=a2a3a4a5，各数据节点的具体表示过程如表1所示，具体的“工序—工序”之间的关系布尔矩阵如表2所示。其中，若行列之间存在关联关系则对应表2中的“1”，否则，对应表2中的“0”。
2.3 异构数据库集成
在系统数据集成过程中，为保证各工序间信息的有效衔接，采取XML技术与全局数据模式相结合的方法[20]，使所有的数据交互操作在中间件中以XML文档形式存在，对异构数据库中的数据进行转换，其优点是在数据交互过程中，保持了一定的独立性，降低了数据间的耦合度，提高了数据的重用性[21]。异构数据库间的集成方案如图3所示。
由图3可见，整个集成方案包括应用层、中间件层和数据源层三层。其中中间件层的目的是通过集成各个车间的异构数据源，实现纺织制造执行系统数据库中数据的共享。中间件层中的注册器主要负责各异构数据库的注册服务，并生成公共模型；查询处理器需要根据用户提交的查询请求，并提交给包装器进行执行，结果处理器将包装器中的执行结果进行汇总，并以XML的格式返回；包装器主要用于底层数据源的交互，实现数据位置和访问的透明性。
为此，该异构数据库的集成工作原理与实现流程为：首先由客户端发出一个全局查询请求，其可能涉及到异构数据库中的数据，例如查询品种的生产执行情况，可能涉及到细纱、筒并捻、准备、织布，以及整理等车间的生产信息监测系统，信息管理系统等；然后，应用服务器确认接收到客户端的请求时，由中间件层接收客户端的查询请求，具体的处理步骤是：首先，对异构数据源所注册的共享信息进行分析，然后，将全局查询分解为具体的数据库子查询，并将子查询发送到对应的数据源。
其次，处于数据层的所有数据库管理系统接收到查询中间件层传输的查询请求后，它首先从数据库中查询相关信息，然后把查询结果返还给结果处理器，由结果处理器将其合并成同一条数据记录，并将所需要的查询结果返还给应用服务器，由应用程序服务器再将用户的请求结果返回给用户。
2.3.1 关系模式转换算法的设计
关系模式的转换包括两个部分：一是数据库关系模式的提取；二是关系数据模式到XML Schema 的转换。前者的目的是构建共享数据库的关系模式，进而保证数据提取的完整性。
在关系数据模式到XML Schema模式的转换过程中，由于客观原因的限制，使用DTD 无法对关系表之间的约束进行转换[22]，为此，在关系模式转换过程中，通过XML Schema 转换算法来实现数据库关系模式到XML 的转换。其算法的构建过程如下：
①针对纺织制造执行系统中的每一个异构数据源，首先为其XML Schema的转换结果定义一个唯一的命名空间；
②然后，为异构数据库中的每张表T和表T中的字段A1，…，An，创建复杂类型元素和子元素A1，…，An，并设置子元素的数据类型；
③在XML Schema中，为数据库TextileMesBase增加一个TextileMesBase元素，并为其插入一个复合类型元素，使其子元素分别为T1，…，Tm，这样，各子元素对应的数据类型为每个表创建的复杂类型；
④表中主键映射的属性或元素定义为key属性，外键映射的属性或元素定义为keyref属性。根据主外键之间的关系，创建子元素，若一个表中的外键作为另一个表中的主键或主键的一部分，则同一字段为外键的表映射为父元素，而另一个表映射为子元素。
2.3.2 基于GAV的查询分配方法设计
以XML作为数据交换语言，通常查询分配方式有两种：一是LAV（Local As View）方法；二是GAV（Global As View）方法[23]。鉴于GAV方法具有查询转换简单的特点，所以本系统设计过程中采用了GAV方法，其转换后的重要数据表之间的关系如图4所示。
3 系统实现
当合法系统用户登录系统后，系统管理模块要根据用户登录信息表中的用户角色和权限来自动判断用户的类型，通过这种角色——权限——类型的系统安全管理机制，系统会自动屏蔽无权操作的系统功能模块和系统子菜单，有效防止了非法用户的访问。
系统主要具有六大功能，分别是系统管理、数据录入、实时监测、数据查询、参数设置、报表输出。这些功能可有效实现相应车间的动态数据采集和信息化管理，不仅面向了整个纺织业制造层面，也能够具体到某一特定车间的监测系统功能。如通过制造执行系统可进行并粗车间机台岗位的动态设置，此动态设置功能与并粗车间监控系统中的岗位设置功能是同步的，详见图5所示。
若某个部门想查询或者调用其他部门的生产数据时，需系统功能授权。在拥有系统功能权限后，可通过制造执行系统实现数据的共享。如计划调度科需调用各车间的棉纱产量数据时，系统根据计划调度科的用户角色，自动分配系统功能权限，其通过通用数据接口，实现数据的访问和报表的统计分析，具体的实现功能界面如图6所示。
4 结论
根据纺织企业生产管理的实际需要和发展需求，结合企业生产制造过程的特点，围绕纺织企业MES项目的建设目标，进行了面向纺织企业制造执行系统（MES）关键技术研究，以及MES系统的设计和开发。纺织执行制造系统作为纺织企业现代集成制造系统中制造管理自动化领域的一项重要技术，一方面，MES可以对来自ERP的生产管理信息进行细化、分解，将计划层操作指令传递给底层控制层；另一方面，可以采集设备的状态数据，以实时监控底层设备的运行状态；同时，可以为ERP提供生产现场的实时数据，实现生产数据的自动化采集，从而加强计划管理层与底层控制之间的沟通，起到了承上启下的作用，弥合了企业计划层和生产车间过程控制系统之间的间隔，通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，同时也为企业信息化的建设提供了良好的基础。
纺织企业MES系统主要面向制造层面，具有良好的灵活性、可维护性，使MES在生产管理中发挥重要的作用，为企业实时成本的计算、生产过程的管理而提供基础数据，并将全面提高纺织企业的信息化管理水平。
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