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案例頻道摘要：本文主要介紹了在地坑式繞線機(jī)電氣控制系統(tǒng)中，采用了施耐德電氣公司的Twido系列PLC、XBTG系列觸摸屏、Lexium05系列運(yùn)動(dòng)控制伺服系統(tǒng)、ATV71系列變頻器、10/100M快速以太網(wǎng)通訊、Modbus及CANopen總線通訊等組成的集監(jiān)視、控制、報(bào)警和高精度同步定位的控制系統(tǒng)。
一、引言
線圈的繞制是大型變壓器及電抗器的制作工藝中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，線圈繞制的好壞直接關(guān)系著變壓器及電抗器產(chǎn)品的質(zhì)量以及各項(xiàng)性能指標(biāo)，因此對(duì)線圈的繞制設(shè)備提出了更高的要求，目前線圈的繞制設(shè)備大多數(shù)采用手動(dòng)纏繞方式，地坑式繞線機(jī)不但具有手動(dòng)纏繞方式，而且還具有自動(dòng)纏繞功能，同時(shí)將機(jī)械支撐部分置于地坑中，即節(jié)省了地上空間也為地面工作帶來(lái)了很大方便。是繞制高壓、超高壓的連續(xù)式或餅式繞圈的理想設(shè)備。
二、工藝描述、控制內(nèi)容及功能要求
設(shè)備簡(jiǎn)圖
地坑式繞線機(jī)主要由機(jī)械支撐部分、花盤(pán)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)、平臺(tái)升降系統(tǒng)、放線機(jī)構(gòu)等組成。將繞制所需的導(dǎo)線通過(guò)放線機(jī)構(gòu)纏繞在花盤(pán)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的繞線模具上，根據(jù)線徑的大小及編碼器檢測(cè)的速度，花盤(pán)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，平臺(tái)升降系統(tǒng)移動(dòng)一個(gè)線徑的距離，花盤(pán)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)速度越快，平臺(tái)升降系統(tǒng)速度也越快，反之亦然，從而將導(dǎo)線緊密的纏繞在繞線模具上。
2、控制內(nèi)容及功能要求
- 實(shí)現(xiàn)花盤(pán)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的正反向點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)、快速停止、速度設(shè)定及顯示、匝數(shù)顯示、角度顯示、數(shù)據(jù)斷電記憶、實(shí)時(shí)反饋故障等功能。花盤(pán)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)0-10RPM速度可調(diào)，并可根據(jù)設(shè)定匝數(shù)自動(dòng)停止。
- 實(shí)現(xiàn)平臺(tái)升降系統(tǒng)的正反向點(diǎn)動(dòng)、連續(xù)、快速停止、位置及速度顯示、設(shè)定零點(diǎn)、偏差保護(hù)、極限停止、數(shù)據(jù)斷電記憶、實(shí)時(shí)反饋故障等功能。
- 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)方式下平臺(tái)升降系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的線徑實(shí)時(shí)跟蹤花盤(pán)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，以實(shí)現(xiàn)花盤(pán)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈平臺(tái)升降系統(tǒng)移動(dòng)一個(gè)線徑的距離。
- 操作界面美觀、大方，具有中英文顯示功能，設(shè)定參數(shù)可實(shí)時(shí)修改保存。
- 具有實(shí)時(shí)報(bào)警及歷史報(bào)警表，實(shí)時(shí)反饋報(bào)警信息。
3、重點(diǎn)及難點(diǎn)
- 平臺(tái)升降系統(tǒng)的三軸升降同步。
- 自動(dòng)方式下的平臺(tái)升降系統(tǒng)速度自動(dòng)跟蹤。
三、施耐德電氣產(chǎn)品解決方案
電氣配置簡(jiǎn)圖
- Twido PLC使用方便靈活，有一體式和模塊式，支持以太網(wǎng)，支持Modbus、CANopen等多種總線通訊方式。
- 全功率范圍ATV71系列變頻器，集成CANopen與Modbus總線，中文操作界面，恒轉(zhuǎn)矩輸出及PID閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)；具有良好的轉(zhuǎn)矩特性及速度調(diào)節(jié)精度。
- 簡(jiǎn)易精致的Lexium05運(yùn)動(dòng)控制器，集成CANopen與Modbus總線，集成EMC濾波器，寬廣強(qiáng)大的功率范圍，極快的控制環(huán)響應(yīng)時(shí)間，精確控制，多種控制模式自由選擇。
快速的CANopen通訊，簡(jiǎn)化了PLC與伺服系統(tǒng)之間的繁瑣接線，消除了常規(guī)控制方式所帶來(lái)的種種不安全潛在因素，不需要改變?nèi)魏谓泳€的多模式自由切換方式使控制更為簡(jiǎn)單，信息的實(shí)時(shí)反饋確保系統(tǒng)可靠運(yùn)行。
三軸伺服系統(tǒng)通過(guò)一主兩從的數(shù)頻跟隨模式，將主軸的防真編碼器信號(hào)輸出至兩個(gè)從軸，保證三軸高精度同步運(yùn)行。
Twido PLC與ATV71變頻器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的Modbus總線通訊，簡(jiǎn)化了常規(guī)控制方式，并能實(shí)時(shí)讀取變頻器運(yùn)行及故障信息。
Twido PLC的集成頻率計(jì)功能，使得系統(tǒng)能及時(shí)有效的反饋花盤(pán)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的實(shí)際轉(zhuǎn)速，通過(guò)PLC運(yùn)算并及時(shí)給定伺服系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速，使伺服系統(tǒng)在自動(dòng)方式下速度跟蹤快速響應(yīng)。
四、應(yīng)用總結(jié)
本系統(tǒng)采用了施耐德電氣全套解決方案。具有以下幾大優(yōu)點(diǎn)：
1、通過(guò)Modbus、Ethernet、CANopen等通訊控制方式，不但有效降低了成本、減少了客戶工作量，而且為以后系統(tǒng)的擴(kuò)展及更新提供了方便的條件。
2、完善的故障檢測(cè)功能，保證設(shè)備運(yùn)行可靠。
3、人性化的編程軟件，給客戶編程工作帶來(lái)了極大的方便。
新的控制系統(tǒng)不僅給客戶帶來(lái)了成本的極大優(yōu)化，并且能更好的根據(jù)工藝的要求進(jìn)行修改設(shè)計(jì)，進(jìn)一步提高了客戶在行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。
作者信息：
李振，男，專(zhuān)科（濟(jì)南海得控制系統(tǒng)有限公司；技術(shù)支持）濟(jì)南市經(jīng)七路777號(hào)泰山國(guó)際大廈19層A03室。
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