變壓器組合式繞線機控制系統(tǒng)的設(shè)計與研制.pdf

1、變壓器組合式繞線機是生產(chǎn)變壓器線圈的專用裝備。它既能繞制導線式線圈，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機械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外繞線機和箔繞機的先進設(shè)計思想，為組合式繞線機設(shè)計高效穩(wěn)定的自動控制系統(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、運行狀

2、態(tài)的監(jiān)控及報警處理等生產(chǎn)控制任務(wù);生產(chǎn)過程中需要與PLC進行數(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現(xiàn);繞線自動排線機構(gòu)和繞箔自動糾偏機構(gòu)均由三菱伺服系統(tǒng)驅(qū)動，實現(xiàn)精準地排線和糾偏功能;收卷主軸采用三菱變頻器和交流電機驅(qū)動，并裝有旋轉(zhuǎn)編碼器對繞線和繞箔的匝數(shù)進行自動計數(shù);繞箔過程中的張力為開環(huán)控制，執(zhí)行機構(gòu)為磁粉制動器和減速機;氣動元件完成一系列的輔助動作。
　　繞線部分的核心是實現(xiàn)高精度地自動排線。使用高精度的排線

3、伺服電機與收卷主軸組成隨動系統(tǒng)，通過PLC程序控制排線伺服電機跟隨收卷主軸的轉(zhuǎn)動平滑精準地移動，使得排線效果均勻緊密，排線精度達到±0.01mm;同時繞線時主軸的轉(zhuǎn)速達到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排線伺服系統(tǒng)，針對不同的伺服系統(tǒng)分別設(shè)計了自動排線的PLC程序，并通過合理的思路解決了排線累積誤差的問題;對于繞線匝數(shù)的精準控制是通過逐次逼近的思路實現(xiàn)的，當繞線累計匝數(shù)接近設(shè)定匝數(shù)

4、時，利用主軸2～3次快速短暫的啟停，逐漸到達設(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)不同這一實際情況，編寫了線圈號保存和顯示的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)輸入的時間，降低了工人參數(shù)輸入的勞動強度。
　　繞箔部分，自動糾偏采用閉環(huán)控制，利用糾偏傳感器檢測收卷處箔料的位置信號作為反饋量，采用帶死區(qū)的PID控制器，向糾偏伺服輸出位置信號，以糾正箔料的位置偏

5、差，糾偏精度達到±0.1mm。繞箔的張力采用的是開環(huán)控制方式，利用編寫的PLC程序計算開卷半徑的實時值，通過保持磁粉制動器的勵磁電流與開卷半徑的比值恒定來實現(xiàn)張力的大致恒定。針對張力開環(huán)控制存在的一些問題，提出了兩套詳細的張力閉環(huán)控制方案，并使用matlab進行了仿真，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軟件WinCC現(xiàn)場調(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