變壓器繞線機是生產(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。龍鑫電子的變壓器繞線機結合了國內(nèi)外繞線機和箔繞機的先進設計思想,為組合式繞線機設計高效穩(wěn)定的自動控制系統(tǒng)，可進行自動繞線的全自動繞線機。
控制系統(tǒng)以三菱公司PLC作為主控制器,西門子觸摸屏作為人機交互的界面,兩者共同完成生產(chǎn)參數(shù)的設定、線圈的繞制、運行狀態(tài)的監(jiān)控及報警處理等生產(chǎn)控制任務;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);繞線自動排線機構和繞箔自動糾偏機構均由三菱伺服系統(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。
繞線機部分的核心是實現(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。
在研發(fā)過程中，我們分別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)接近設定匝數(shù)時,利用主軸2~3次快速短暫的啟停,逐漸到達設定的匝數(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PED控制器,向糾偏伺服輸出位置信號,以糾正箔料的位置偏差,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 卷半徑的比值恒定來實現(xiàn)張力的大致恒定。針對張力環(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子的上位機軟件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畫面對張力閉環(huán)進行了模擬調(diào)試。
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