精密自動繞線機的構(gòu)成及系統(tǒng)分析

無獨有偶

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現(xiàn)代精密自動繞線機的控制系統(tǒng)是一個典型而又復雜的實時控制系統(tǒng)，即繞線機控制系統(tǒng)能對信息快速處理和響應(yīng)。一個實時控制系統(tǒng)包括受控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分。受控系統(tǒng)由硬件設(shè)備組成，如電機及其驅(qū)動；控制系統(tǒng)由軟件及其支持硬件組成，共同完成繞線機數(shù)控化的基本功能。
    繞線機工作中的許多控制任務(wù)，如繞線程序的輸入線圈各項參數(shù)、插補運算、位置控制以及精度補償?shù)榷际怯绍浖�實現(xiàn)。從邏輯上講，這些任務(wù)可看成一個個的功能模塊，模塊之間存在著耦合關(guān)系；從時間上來講，各功能模塊之間存在一個時序配合。在許多情況下，某些功能模塊必須同時運行，同時運行的模塊是由具體的加工控制要求所決定。例如,在線圈繞制的同時,要顯示屏上能看到其工作狀態(tài),如繞線程序的執(zhí)行過程、參數(shù)變化和當前部件的運動位置等，以方便操作者。這時，在控制軟件運行時管理軟件中的顯示模塊也必須同時運行；在控制軟件運行過程中，其本身的一些功能也必須同時運行。為使設(shè)備運行連續(xù)進行，在各程序段之間無停頓，則要求控制程序與設(shè)備響應(yīng)速度必須同時進行。
    21世紀以來，各類科學技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展；在我國國內(nèi)，神五、神六已成功升空，但工業(yè)自動化設(shè)備的普及與技術(shù)更新卻遠遠落后于時代的發(fā)展。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，半自動化、甚至手工勞作等需要大量人工的現(xiàn)象仍普遍存在。在本人所在的珠三角地區(qū)為例，雖然屬于國內(nèi)工業(yè)化、自動化最發(fā)達的地區(qū)，但是幾乎所有的工業(yè)區(qū)仍是以大量的手工操作工為主要生產(chǎn)力的工廠構(gòu)成；在招工越來越難招、工人最低工資不斷提高的現(xiàn)實情況下，通過對原有生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)的技術(shù)升級，以提高設(shè)備的自動化水平、提高設(shè)備的生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品的合格率，已成為刻不容緩的企業(yè)生存的必然選擇。
    自動繞線機的控制系統(tǒng)構(gòu)成包括：專用數(shù)控系統(tǒng)、交流伺服電機、輸入輸出系統(tǒng)、步進電機及驅(qū)動器各一套；
    控制原理：交流電機帶動繞線旋轉(zhuǎn)，并將旋轉(zhuǎn)傳動至采樣編碼器，采樣編碼器脈沖信號接入控制器，通過預先設(shè)置的參數(shù)，將采樣編碼器脈沖數(shù)字過濾接入步進電機驅(qū)動器，完成步進電機對排線的控制。對于有些繞線系統(tǒng)，尤其是間隔繞線有較高需求的，我們提供利用兩個步進電機進行直線插補的方案，這是以控制系統(tǒng)的高速高精度為前提的。
    這對于新的繞線機數(shù)控系統(tǒng)，高速、高精度都不成問題。新的系統(tǒng)在內(nèi)部運算直線插補的情況下，可以控制步進電機在500毫秒左右的時間加速至3000轉(zhuǎn)/分鐘。去掉交流電機和編碼器，改為兩軸步進系統(tǒng)，通過直線插補完成繞線過程。對于連續(xù)一致型繞線，只需設(shè)置一段直線插補；對于分段間隔繞線，有多少則設(shè)幾段直線插補；實際應(yīng)用為一段緊密繞線（對繞制圈數(shù)、長度有要求），一段跳躍（要求繞制圈數(shù)越少越好，長度有要求）；利用新系統(tǒng)的高精準直線插補性能，實現(xiàn)均勻排線。
參數(shù)輸入設(shè)置為：設(shè)置繞線速度（轉(zhuǎn)/分）、預啟預制時間、間隔時間、間隔長度、圈數(shù)；
    顯示功能：運行中顯示當前速度、總?cè)��?shù)，程序步數(shù)、層數(shù)；
    啟�？刂疲洪_始鍵按下時運行程序，經(jīng)過設(shè)定讀秒時間后自啟動繞線機、停止或暫停鍵按下時停止繞線過程；
    報警檢測：支持對斷線進行檢測判斷，如果發(fā)生斷線，系統(tǒng)停止工作；
    目前有些市面上生產(chǎn)的繞線機配置的排線電機（步進電機）速度較低；步進電機是一種剛性的執(zhí)行機構(gòu)，驅(qū)動電路一般采用開環(huán)控制，因此步進電機只能以較低速啟動，并經(jīng)加速逐步達到較高的運行速度，否之，步進電機將出現(xiàn)丟步的現(xiàn)象，進而失去控制；系統(tǒng)對排線步進電機的控制是通過被動地對接收到的編碼器脈沖進行數(shù)字濾波，該編碼脈沖在設(shè)備運行時由于繞線電機的勻速運轉(zhuǎn)，脈沖頻率固定；因此對于連續(xù)一致型繞線，雖然啟動時繞制了不合格品，但由于交流電機亦由低速啟動，對于排線電機來講，自然得到了一個加速過程，雖加速不太理想，但畢竟能達到一個較高的速度，因此在此中情況下，系統(tǒng)勉強可行；但對分段間隔繞線，無論硬件或是軟件都很難通過對一固定頻率脈沖的數(shù)字濾波達到滿足步進電機運行特性的脈沖信號，并且還要滿足設(shè)定的間隔繞制參數(shù)。因此，要“質(zhì)的提高”優(yōu)化設(shè)備性能，必須采用新系統(tǒng)控制框架。