繞線機自動排線伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計思路

莊雷

摘 要：對于變壓器自動繞線系統(tǒng)來說，交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)是理想的選擇，交流伺服系統(tǒng)可以精確地對電機的位置、扭矩、以及轉(zhuǎn)速等各個指標進行控制，動態(tài)性能好，可控性能高，能夠很好的完成變壓器的排線自動化工作。我國工業(yè)的發(fā)展對變壓器繞組的精度要求不斷提高，因此，在保證排線機構(gòu)速度的前提下，其排線精度也大大提高，有必要對自動排線伺服控制系統(tǒng)的設(shè)計進行探討。

關(guān)鍵詞：繞線機；自動排線；伺服控制；交流

1 伺服系統(tǒng)的工作原理

控制系統(tǒng)中的伺服驅(qū)動器是伺服系統(tǒng)中的核心部件，其起到了對伺服電機的控制與對排線指令的傳達任務(wù)，伺服控制系統(tǒng)與伺服電機聯(lián)合組成了完整的閉環(huán)伺服機構(gòu)，如圖1所示，伺服電機工作產(chǎn)生的電機脈沖數(shù)可以通過控制系統(tǒng)中的編碼先傳達到伺服驅(qū)動器中，通過與預(yù)設(shè)的脈沖數(shù)值進行比較運算，可以正確的識別伺服電機的位置，并且進行識別。通過這種方式，可以有效的提高伺服電機定位精度，與此同時，系統(tǒng)對PLC的輸入脈沖也能夠很好的接收，并且傳達給伺服電機，實現(xiàn)的完整的控制循環(huán)。

2 伺服系統(tǒng)的性能指標

綜合衡量本排線系統(tǒng)的設(shè)計要求，筆者認為較為理想的選擇對象是Mitsubishi的HC-MFS23低慣量伺服電機，與之匹配的驅(qū)動器則選擇為MR-J2S-20A，期具有輸入電壓三相230V或單項AC230V，入電頻率為20/60HZ，適用于0.2KW以下的伺服電機，期位置信號有三種輸入方式，分別為，脈沖-方向、A/B脈沖串。HC-MFS23的主要技術(shù)參數(shù)：額定輸出功率為0.2ICW；額定輸出轉(zhuǎn)矩0.64Nni，最大輸出轉(zhuǎn)矩1.9Nm；額定轉(zhuǎn)速為3000r/min。

3 自動排線伺服的控制原理

本自動排線伺服控制原理如圖2所示，本系統(tǒng)主要包分為了主電路和端子控制電路兩部分。

3.1 主電路

伺服驅(qū)動器的單相電源需要被連接在L1/2/11/12端口，對于MR-J2S-20A伺服驅(qū)動器來說，L3端口可以為空。驅(qū)動器的U/V/W為電機的電源供給端，需要提供220V的三相電源，CN2通過編碼先接收伺服電機的反饋信號，用以實現(xiàn)該自動排線控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制。

3.2 端子控制電路

對于端子控制電路來說，不同的伺服控制器的端子定義有所不同，本系統(tǒng)的設(shè)計主要以控制模式為主要對象。

（1）CN1A端。MR-J2S-20A中的CN1A端的2、3號端子主要的作用是接收反轉(zhuǎn)脈沖與正轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，這樣伺服驅(qū)動器才能夠有效的接收三種形式的組合脈沖，通過設(shè)置控制器的參數(shù)能夠設(shè)置為脈沖+正方向。這樣，2號端子可以連接PLC端Y2/3，實現(xiàn)對PLC端的脈沖量輸出接口Y0的對接。

CN1A端的9號、10號和11號的連接方式適用于接收PLC發(fā)送的集電極開路的脈沖信號，其中9號端子為集電極端，與11號內(nèi)部電源端連接，然后10號端子與PLC輸出口Y0和Y2的公共端COMO連接起來，經(jīng)過這樣的配置后，PLC發(fā)送的脈沖和方向信號才能被伺服驅(qū)動器識別。

（2）CN1B端。本系統(tǒng)中的CN1B端子的3號與13號端子的定義為控制端提供24V的直流電源。

（3）CN1B的15號端子為強制停止端子，如果該端子與]0號公共端子斷開，則伺服電機將被強制停止；該端子與10號公共端短路，則解除強制停止狀態(tài)。

（4）CN1B的14號和18號端子分別為伺服驅(qū)動器的故障復(fù)位端和故障報警輸出端。伺服驅(qū)動器發(fā)生故障時，驅(qū)動器與電機之間的主電路斷開，動態(tài)制動器開始動作，伺服電機立即停止運行；同時PLC接收到伺服驅(qū)動器故障報警信號，控制外圍主電路電源斷開；報警原因排除后可通過復(fù)位端子使驅(qū)動器重新工作。

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