關鍵詞:PLC; 伺服電機; 角度傳感器; 焊絲排線系統

0 引言

目前國內同類設備多是垂直層繞(焊絲與收線軸垂直),設備易受干擾,停車頻繁,焊絲的張力不均。基于滯后角控制的自動排線系統可提高排線的精度和性能。通過可編程控制器PLC進行角度閉環控制,使焊絲以固定的滯后角度 β在工字輪上進行高速層繞。PLC檢測到角度值并與設定值比較,偏差使PLC發出脈沖信號給伺服電機驅動直線單元運動,使偏差趨于零,以達到焊絲以固定滯后角層繞。利用人機界面完成設備數據的輸入和實時監測。設計實現了在換向區外正常速度跟蹤,換向開關動作后快速追趕至同步速度跟蹤,焊絲到達工字輪邊緣后再次形成新的滯后跟蹤的自動排線系統的控制,滿足了排線系統自動平穩排線的要求[1>-[2>。

1 層繞的工藝原理

自動排線器的結構如圖1所示。排線器采用滯后角排線,伺服電機通過滾軸絲杠及滑軌推動排線器以一定的角度排線。在收線工字輪的內徑區域,當從一側向另一側排線時,整個區域分成一般跟蹤和換向跟蹤兩個區域。在一般跟蹤區域采用固定滯后角跟蹤模式,在換向區內采用變角度跟蹤模式。由于焊絲在層繞至工字輪邊緣時,會自動向相反方向層繞,在這個過程中,不允許焊絲有超前角度層繞,否則焊絲間會出現縫隙,下一層將出現瑕疵,層繞將被迫中斷。因此換向區內的角度檢測與控制至關重要。

圖1 焊絲層繞機自動排線器

圖2 換向區內角度的變化過程

通過換向開關動作自動形成直線單元移動方向標志,左換向開關置位右行標志,復位左行標志;右換向開關置位左行標志,復位右行標志。收線與倒線開關的上升沿將對直線單元的左右行走標志取反。以收線右換向為例,當右換向開關動作瞬間,直線單元以6倍基速快速推進至β≤0;當主電機繼續旋轉,直線單元以基速繼續跟蹤,當焊絲纏繞接近至工字輪的最右邊一圈線時,直線單元停止,同時復位直線單元右行標志,置位左行標志。收線左換向同理于收線右換向。收線左行時,角度α維持≤中心角+滯后角;右行時,角度α維持≥中心角-滯后角。換向區內角度的變化過程如圖2所示。

2 控制系統結構以及工作原理

2.1控制系統結構

圖3 排線器控制系統