精密自動(dòng)繞線機(jī)的構(gòu)成及系統(tǒng)分析

無獨(dú)有偶

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現(xiàn)代精密自動(dòng)繞線機(jī)的控制系統(tǒng)是一個(gè)典型而又復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng),，即繞線機(jī)控制系統(tǒng)能對信息快速處理和響應(yīng),。一個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)包括受控系統(tǒng)和控制系統(tǒng)兩大部分,。受控系統(tǒng)由硬件設(shè)備組成，如電機(jī)及其驅(qū)動(dòng),；控制系統(tǒng)由軟件及其支持硬件組成,，共同完成繞線機(jī)數(shù)控化的基本功能。
    繞線機(jī)工作中的許多控制任務(wù),，如繞線程序的輸入線圈各項(xiàng)參數(shù),、插補(bǔ)運(yùn)算、位置控制以及精度補(bǔ)償?shù)榷际怯绍浖��?shí)現(xiàn),。從邏輯上講,，這些任務(wù)可看成一個(gè)個(gè)的功能模塊，模塊之間存在著耦合關(guān)系,；從時(shí)間上來講,，各功能模塊之間存在一個(gè)時(shí)序配合。在許多情況下,，某些功能模塊必須同時(shí)運(yùn)行,，同時(shí)運(yùn)行的模塊是由具體的加工控制要求所決定。例如,在線圈繞制的同時(shí),要顯示屏上能看到其工作狀態(tài),如繞線程序的執(zhí)行過程,、參數(shù)變化和當(dāng)前部件的運(yùn)動(dòng)位置等,，以方便操作者。這時(shí),，在控制軟件運(yùn)行時(shí)管理軟件中的顯示模塊也必須同時(shí)運(yùn)行,；在控制軟件運(yùn)行過程中，其本身的一些功能也必須同時(shí)運(yùn)行,。為使設(shè)備運(yùn)行連續(xù)進(jìn)行,，在各程序段之間無停頓，則要求控制程序與設(shè)備響應(yīng)速度必須同時(shí)進(jìn)行,。
    21世紀(jì)以來,，各類科學(xué)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展,；在我國國內(nèi),，神五、神六已成功升空,，但工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的普及與技術(shù)更新卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于時(shí)代的發(fā)展,。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域,，半自動(dòng)化、甚至手工勞作等需要大量人工的現(xiàn)象仍普遍存在,。在本人所在的珠三角地區(qū)為例,，雖然屬于國內(nèi)工業(yè)化、自動(dòng)化最發(fā)達(dá)的地區(qū),，但是幾乎所有的工業(yè)區(qū)仍是以大量的手工操作工為主要生產(chǎn)力的工廠構(gòu)成,；在招工越來越難招、工人最低工資不斷提高的現(xiàn)實(shí)情況下,，通過對原有生產(chǎn)設(shè)備控制系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí),，以提高設(shè)備的自動(dòng)化水平、提高設(shè)備的生產(chǎn)效率,、提高產(chǎn)品的合格率,，已成為刻不容緩的企業(yè)生存的必然選擇。
    自動(dòng)繞線機(jī)的控制系統(tǒng)構(gòu)成包括：專用數(shù)控系統(tǒng),、交流伺服電機(jī),、輸入輸出系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器各一套,；
    控制原理：交流電機(jī)帶動(dòng)繞線旋轉(zhuǎn),，并將旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)至采樣編碼器，采樣編碼器脈沖信號(hào)接入控制器,，通過預(yù)先設(shè)置的參數(shù),，將采樣編碼器脈沖數(shù)字過濾接入步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，完成步進(jìn)電機(jī)對排線的控制,。對于有些繞線系統(tǒng),，尤其是間隔繞線有較高需求的，我們提供利用兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行直線插補(bǔ)的方案,，這是以控制系統(tǒng)的高速高精度為前提的,。
    這對于新的繞線機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，高速,、高精度都不成問題,。新的系統(tǒng)在內(nèi)部運(yùn)算直線插補(bǔ)的情況下，可以控制步進(jìn)電機(jī)在500毫秒左右的時(shí)間加速至3000轉(zhuǎn)/分鐘,。去掉交流電機(jī)和編碼器,，改為兩軸步進(jìn)系統(tǒng)，通過直線插補(bǔ)完成繞線過程,。對于連續(xù)一致型繞線,，只需設(shè)置一段直線插補(bǔ)；對于分段間隔繞線，有多少則設(shè)幾段直線插補(bǔ),；實(shí)際應(yīng)用為一段緊密繞線（對繞制圈數(shù),、長度有要求），一段跳躍（要求繞制圈數(shù)越少越好,，長度有要求）,；利用新系統(tǒng)的高精準(zhǔn)直線插補(bǔ)性能，實(shí)現(xiàn)均勻排線,。
參數(shù)輸入設(shè)置為：設(shè)置繞線速度（轉(zhuǎn)/分）,、預(yù)啟預(yù)制時(shí)間、間隔時(shí)間,、間隔長度,、圈數(shù)；
    顯示功能：運(yùn)行中顯示當(dāng)前速度,、總?cè)��?shù),，程序步數(shù)、層數(shù),；
    啟�,？刂疲洪_始鍵按下時(shí)運(yùn)行程序，經(jīng)過設(shè)定讀秒時(shí)間后自啟動(dòng)繞線機(jī),、停止或暫停鍵按下時(shí)停止繞線過程,；
    報(bào)警檢測：支持對斷線進(jìn)行檢測判斷，如果發(fā)生斷線,，系統(tǒng)停止工作,；
    目前有些市面上生產(chǎn)的繞線機(jī)配置的排線電機(jī)（步進(jìn)電機(jī)）速度較低；步進(jìn)電機(jī)是一種剛性的執(zhí)行機(jī)構(gòu),，驅(qū)動(dòng)電路一般采用開環(huán)控制,，因此步進(jìn)電機(jī)只能以較低速啟動(dòng)，并經(jīng)加速逐步達(dá)到較高的運(yùn)行速度,，否之,，步進(jìn)電機(jī)將出現(xiàn)丟步的現(xiàn)象，進(jìn)而失去控制,；系統(tǒng)對排線步進(jìn)電機(jī)的控制是通過被動(dòng)地對接收到的編碼器脈沖進(jìn)行數(shù)字濾波,，該編碼脈沖在設(shè)備運(yùn)行時(shí)由于繞線電機(jī)的勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，脈沖頻率固定,；因此對于連續(xù)一致型繞線,，雖然啟動(dòng)時(shí)繞制了不合格品，但由于交流電機(jī)亦由低速啟動(dòng),，對于排線電機(jī)來講,，自然得到了一個(gè)加速過程,，雖加速不太理想，但畢竟能達(dá)到一個(gè)較高的速度,，因此在此中情況下，系統(tǒng)勉強(qiáng)可行,；但對分段間隔繞線,，無論硬件或是軟件都很難通過對一固定頻率脈沖的數(shù)字濾波達(dá)到滿足步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行特性的脈沖信號(hào)，并且還要滿足設(shè)定的間隔繞制參數(shù),。因此,，要“質(zhì)的提高”優(yōu)化設(shè)備性能，必須采用新系統(tǒng)控制框架,。