自动绕线机设计

自动绕线机系统设计

2014年11月28日

目录

一．概述................................................. 二．基本设计............................................. 三．控制功能说明......................................... 四．自动绕线机控制系统设计...............................

五．系统配置............................................. 六．CAD图................................................. 七．梯形图.................................................. 附录..................................................

控制系统说明

一、概述

本控制系统设计用于自动绕线机系统。

自动绕线机系统拟采用电机控制旋转臂缠绕纺线的方式，主要工作流程如下：

纺线由导轮传送至旋转臂前端，进入缠绕前应先将受绕棒转动至与线团夹板垂直并将纺线前端与受绕棒初步缠绕使其在接下来的缠绕过程中纺线不会松动。缠绕系统机械臂每次缠绕一团纺线。分解动作为有（系统初始化后，旋转臂在初始缠绕位置等待，受绕棒转动到缠绕位置后）：旋转臂慢速缠绕10圈并停止，闭合剪刀剪断上一次缠绕好的线团，受绕棒转动一定角度，旋转臂快速缠绕纺线，一定时间后停止旋转臂转动（重复若干次转角及绕线过程），线团成型后，旋转臂停止，此时受绕棒与初始位置成90度（正对线团夹板），线团上夹板及剪刀打开，受绕棒向前移动，顶掉前一次绕好的线团，粘纸传送带将一片粘纸传送至线团下夹板处，线团夹板压紧，受绕棒向后移动与线团分离，线团夹板放松，将受绕棒转动至初始缠绕位置等待。其中

1.旋转臂、受绕棒转动控制拟采用伺服电机传动控制(信

号电压为零时无自转现象)。

2.粘纸传送带传动拟采用无刷直流电机传动控制。

3.受绕棒前后移动，剪刀开闭，线团夹板压紧和放松采用气动控制。

从旋转臂旋转动作开始，至受绕棒回复到初始等待位置准备下一次绕线动作为止，整个流程用时应不超过4分钟，即每天生产360个线团左右（按每天24小时连续生产）。

旋转臂转动示意图

受绕棒转动及前后移动控制示意图

粘纸传送带示意图

二、基本设计

1．概述

本控制方案依据当今最新控制理念，采用贝加莱高性能的PCC（可编程计算机控制器）以及B&R Automation Studio作为主控制单元，实现全套自动绕线机控制系统的完美方案。

贝加莱PCC与常规PLC相比较，最大的特点在于其类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计，常规的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序，来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道地状态采集与刷新，这样处理，直接导致了真正意义上的“控制速度”依赖于应用程序的大小，这一结果，无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题，它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台，这样应用程序的运行周期则与程序长短无关，而是由操作系统的循环周期决定，由此，它将应用程序的扫描周期同真正外部的控制周期区别开来，满足了真正实时控制的要求。贝加莱PCC的独特硬件结构使其具备强大的复杂分析运算能力。在其核心的运算模块内部，PCC为其CPU配备了数倍于常规 PLC的大容量存储单元(100K-16M)，这无疑为强

大的系统和应用软件提供了监视的硬件基础。

另外贝加莱控制系统提供了许多功能强大的专业化功能运动控制功能块.如电子齿轮,电子凸轮,转矩控制,触发定位,鼓序列发生器,CNC等，可以方便的满足各种控制需求，实现同步控制功能。即使对于远距离的电机，贝加莱控制系统也可以通过工业总线网络通信方式实现和远距离的电机同步调速，大大减少布线数量，提高系统稳定性。除了能完成同步控制外，贝加莱控制器还可实现梯度提速，用户可以设定期望达到的速度和达到该速度所需的时间，PCC以固定的加速度达到设定速度。

整个自动化系统由一套可编程计算机控制器PCC相连接。根据需要可选择设置上位机（操作面板），主要用于整个自动化系统工艺过程及数据的动态显示、系统主要设备的停送电、工艺参数的设定、故障报警显示、整个自动化系统监控、生产报表打印以及生产管理等。

由贝加莱可编程控制器PCC（2003系列）组成全套自动绕线机系统的自动控制系统，用于完成各部分中传动装置的速度设定、联调，以及必要的手动操作、现场工艺数据的显示等。

伺服传动装置与PCC之间采用网络通信，即工业现场总线（CANbus）的控制方式，以确保系统的调速性能。

利用CAN-bus高速通信，可以克服模拟量、串行通讯及传统的工业总线的缺陷，数据收发方式灵活，采用非破坏性基于优先权的总线仲裁技术，具有暂时错误和永久性故障节点的判别及故

障节点的自动脱离功能，使系统其它节点的通信不受影响；同时CAN具有出错帧自动重发功能。

2、传动方式：

旋转臂、受绕棒转动部分：采用伺服控制装置单独传动方式。

粘纸传送带传动部分：采用无刷直流电机控制装置单独传动方式。

受绕棒前后移动，剪刀开闭，线团夹板压紧和放松部分：采用气动控制方式。

3、系统性能：

伺服控制装置是高性能的速度调节系统，可实现快速转动，并保证定位的精度要求。伺服控制装置接受来自PCC的位置给定值，并根据编码测速装置的反馈值，精确控制交流电动机的转速。

伺服控制装置的堵转电流可整定为电动机额定电流的 1.5 倍以上，保证充分利用电动机的过载能力。

调速系统的静态精度决定于测速装置。采用编码器测速方式，调速系统的静态精度可达 0.01%，动态恢复时间<=0.125%S。

4、系统控制方式：

整个系统采用集中管理、操作，分散控制的原则。由设备控制级和过程控制级（选配）组成，相互之间通过高速通讯网络构成完整的自动化控制系统。

过程控制级采用操作面板，负责生产准备、生产管理和过程监控。操作员可在屏幕上监视每一处的工况，并用控制触摸板对