变压器绕线机是生产变压器线圈的专用装备。它既能绕制导线式线圈,也能绕制箔式线圈。龙鑫电子的变压器绕线机结合了国内外绕线机和箔绕机的先进设计思想,为组合式绕线机设计高效稳定的自动控制系统，可进行自动绕线的全自动绕线机。

控制系统以三菱公司PLC作为主控制器,西门子触摸屏作为人机交互的界面,两者共同完成生产参数的设定、线圈的绕制、运行状态的监控及报警处理等生产控制任务;生产过程中需要与PLC进行数据交换的模拟量均通过三菱公司的模拟量输入和输出模块实现;绕线自动排线机构和绕箔自动纠偏机构均由三菱伺服系统驱动,实现精准地排线和纠偏功能;

收卷主轴采用三菱变频器和交流电机驱动,并装有旋转编码器对绕线和绕箔的匝数进行自动计数;绕箔过程中的张力为开环控制,执行机构为磁粉制动器和减速机;气动元件完成一系列的辅助动作。

绕线机部分的核心是实现高精度地自动排线。使用高精度的排线伺服电机与收卷主轴组成随动系统,通过PLC程序控制排线伺服电机跟随收卷主轴的转动平滑精准地移动,使得排线效果均匀紧密,排线精度达到±0.01mm;同时绕线时主轴的转速达到200r/min,提高了绕线的效率。

在研发过程中，我们分别采用了两套不同的自动排线伺服系统,针对不同的伺服系统分别设计了自动排线的PLC程序,并通过合理的思路解决了排线累积误差的问题;对于绕线匝数的精准控制是通过逐次逼近的思路实现的,当绕线累计匝数接近设定匝数时,利用主轴2~3次快速短暂的启停,逐渐到达设定的匝数,既提高了变压器每层和每段匝数的精度,又不影响绕线的效率;考虑到不同线圈所设定的生产参数不同这一实际情况,编写了线圈号保存和显示的PLC程序,并组态了相应的触摸屏画面,节省了线圈参数输入的时间,降低了工人参数输入的劳动强度。

绕箔部分,自动纠偏采用闭环控制,利用纠偏传感器检测收卷处箔料的位置信号作为反馈量,采用带死区的PED控制器,向纠偏伺服输出位置信号,以纠正箔料的位置偏差,纠偏精度达到±0.1mm。绕箔的张力采用的是开环控制方式,利用编写的PLC程序计算开卷半径的实时值,通过保持磁粉制动器的励磁电流与 卷半径的比值恒定来实现张力的大致恒定。针对张力环控制存在的一些问题,提出了两套详细的张力闭环控制方案,并使用matlab进行了仿真,此外还给出了一套使用变频器的张力宏功能控制张力的方案。本课题还提出了利用西门子的上位机软件WinCC现场调试张力闭环的方法,并利用编写的PLC模拟程序与组态的WinCC画面对张力闭环进行了模拟调试。