變壓器組合式繞線機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研制.pdf

1、變壓器組合式繞線機(jī)是生產(chǎn)變壓器線圈的專用裝備。它既能繞制導(dǎo)線式線圈，也能繞制箔式線圈。本課題受浙江興基源電工設(shè)備有限公司的委托，在350型變壓器組合式繞線機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)內(nèi)外繞線機(jī)和箔繞機(jī)的先進(jìn)設(shè)計(jì)思想，為組合式繞線機(jī)設(shè)計(jì)高效穩(wěn)定的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
　　本控制系統(tǒng)以三菱公司FX3U-80MT/ES型PLC作為主控制器，西門子SmartLine700IE觸摸屏作為人機(jī)交互的界面，兩者共同完成生產(chǎn)參數(shù)的設(shè)定、線圈的繞制、運(yùn)行狀

2、態(tài)的監(jiān)控及報(bào)警處理等生產(chǎn)控制任務(wù);生產(chǎn)過程中需要與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的模擬量均通過三菱公司的模擬量輸入和輸出模塊實(shí)現(xiàn);繞線自動(dòng)排線機(jī)構(gòu)和繞箔自動(dòng)糾偏機(jī)構(gòu)均由三菱伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)地排線和糾偏功能;收卷主軸采用三菱變頻器和交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并裝有旋轉(zhuǎn)編碼器對(duì)繞線和繞箔的匝數(shù)進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù);繞箔過程中的張力為開環(huán)控制，執(zhí)行機(jī)構(gòu)為磁粉制動(dòng)器和減速機(jī);氣動(dòng)元件完成一系列的輔助動(dòng)作。
　　繞線部分的核心是實(shí)現(xiàn)高精度地自動(dòng)排線。使用高精度的排線

3、伺服電機(jī)與收卷主軸組成隨動(dòng)系統(tǒng)，通過PLC程序控制排線伺服電機(jī)跟隨收卷主軸的轉(zhuǎn)動(dòng)平滑精準(zhǔn)地移動(dòng)，使得排線效果均勻緊密，排線精度達(dá)到±0.01mm;同時(shí)繞線時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到200r/min，提高了繞線的效率。
　　本課題的多條生產(chǎn)線上采用了兩套不同的自動(dòng)排線伺服系統(tǒng)，針對(duì)不同的伺服系統(tǒng)分別設(shè)計(jì)了自動(dòng)排線的PLC程序，并通過合理的思路解決了排線累積誤差的問題;對(duì)于繞線匝數(shù)的精準(zhǔn)控制是通過逐次逼近的思路實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)繞線累計(jì)匝數(shù)接近設(shè)定匝數(shù)

4、時(shí)，利用主軸2～3次快速短暫的啟停，逐漸到達(dá)設(shè)定的匝數(shù)，既提高了變壓器每層和每段匝數(shù)的精度，又不影響繞線的效率;考慮到不同線圈所設(shè)定的生產(chǎn)參數(shù)不同這一實(shí)際情況，編寫了線圈號(hào)保存和顯示的PLC程序，并組態(tài)了相應(yīng)的觸摸屏畫面，節(jié)省了線圈參數(shù)輸入的時(shí)間，降低了工人參數(shù)輸入的勞動(dòng)強(qiáng)度。
　　繞箔部分，自動(dòng)糾偏采用閉環(huán)控制，利用糾偏傳感器檢測(cè)收卷處箔料的位置信號(hào)作為反饋量，采用帶死區(qū)的PID控制器，向糾偏伺服輸出位置信號(hào)，以糾正箔料的位置偏

5、差，糾偏精度達(dá)到±0.1mm。繞箔的張力采用的是開環(huán)控制方式，利用編寫的PLC程序計(jì)算開卷半徑的實(shí)時(shí)值，通過保持磁粉制動(dòng)器的勵(lì)磁電流與開卷半徑的比值恒定來實(shí)現(xiàn)張力的大致恒定。針對(duì)張力開環(huán)控制存在的一些問題，提出了兩套詳細(xì)的張力閉環(huán)控制方案，并使用matlab進(jìn)行了仿真，此外還給出了一套使用變頻器的張力宏功能控制張力的方案。本課題還提出了利用西門了的上位機(jī)軟件WinCC現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試張力閉環(huán)的方法，并利用編寫的PLC模擬程序與組態(tài)的WinCC畫