绕线机的控制系统的硬件设计是一个控制系统能否正常、高效、稳定运行的基础,决定了绕线机的后续软件设计。

1、 PLC控制系统的设计流程

采用PLC作为主控制器的电气控制系统设计流程如图3-1所示。

2、控制系统总体方案设计

龙鑫电子的变压器组合式绕线机采用PLC作为主控制器,采集来自生产设备的各种输入信号并进行分析处理,利用触摸屏设置相应生产工艺参数、监控生产过程,并且触摸屏上能够显示报警信息,便于操作工人及时处理报警事件。收卷主机的轴上装有高精度的旋转编码器,用于检测主轴的旋转角度和转速,检测信号输入到PLC中,用于控制排线伺服的移动和主轴的启停。对于绕线部分,将绕线主轴与排线伺服机构在机械上进行解耦,对两者分别进行驱动,并组成一个随动系统,即排线伺服部分作为从动机构,跟随绕线主轴的转动而移动相应的距离。对于绕箔部分,张力由磁粉制动器产生,并考虑到开卷处箔料半径的变化因素,组成张力开环控制系统,基本保证了张力的恒定;纠偏方面,采用光电模拟量纠偏传感器检测箱料的位置信号并输入到PLC中,PLC控制纠偏伺服机构完成对箱料的纠偏,控制系统总体方案如图3-2所示。

3、控制系统主控设备简介

3.1主控制器FX3U

PLC的主要性能指标有程序存储容量、输入输出点数、输入输出信号类型、高速计数功能、脉冲输出功能、运算指令、可扩展能力等。日本三菱公司的PLC控制性能稳定可靠,性价比较高。三菱PLC FX3U的性能分析如下:

(1)电源规格:AC100V~240V,       50/60HZ 或 DC24V;

(2)输入输出点数:本地点数最大为256点;

(3)指令执行时间:基木指令0.065μs,应用指令0.642μs;

(4)高速计数:6点最高100KHz单相计数和2点最高50KHZ双相计数;

(5)高速脉冲输出功能:3轴最高100KHz的高速输出;

(6)程序存储容量:64000步;

(7)支持浮点型数据的运算,支持PID指令;

(8)扩展能力:可以扩展FX0N、FX2N和FX3U的扩展件。

选择PLC类型时还应注意其输出信号的形式,PLC的输出形式一共有三种:

继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出。继电器输出型一般用于输出动作不频繁的场合,既可以驱动直流负载,也可以驱动交流负载;晶体管输出型为直流开关量输出,响应速度快;晶闸管输出型一般用于驱动交流负载。