一种绕线机高速排线控制系统及方法

本发明属于变压器制造领域，具体涉及一种绕线机高速排线控制系统及方法。

背景技术：

1、输变电行业的快速发展促使变压器制造行业急需跟随其步伐，变压器制造企业必须提高对变压器的生产工艺来生产高质量的变压器线圈。变压器线圈作为变压器工作时重要的部分，其绕制的紧密度和精度直接影响变压器工作时的性能。排线技术是困扰绕线精度的重大难题，其优劣直接影响排线的均匀性、稳定性和排线效率，是变压器线圈产品质量的根本保证。

2、国内的变压器绕线机与国外的设备相比有比较明显的不足。首先卷绕主轴直接利用异步交流电机直接驱动，在电机的启动和制动的时候不能平稳运行，由于多次的启停使导线的张力不一致，致使线圈的紧密性差，松紧程度不同。其次由操作员手动对导线进行排线和张紧，难以做到均匀准确，还有人为地对线圈进行敲打、整形，难以保证变压器本身必需的技术指标。自动化程度较低地如此绕制的线圈，在径向、轴向的误差都较大，导致变压器铁心及油箱尺寸都要偏大，原材料消耗严重，同时变压器整体的质量和体积都偏大，不利于对变压器的使用。

3、在变压器制造行业中，需要将长度较长的变压器逐层、整齐地收绕在线圈体上。目前排线可以通过人工或自动两种方式实现，但无论采用哪种方式，现有排线方法都存在以下问题：

4、1、人工排线劳动强度大，并增加了工作的安全隐患，同时人工布线的精度和质量均难以保证；

5、2、即使采用自动控制布线方式，因技术和设备的原因，也会出现同一层漆包线上存在漆包线松散、层叠的问题，以及下层至上层收绕换向无法及时、顺利完成的问题。

技术实现思路

1、为解决背景技术中的问题；本发明的目的在于提供一种绕线机高速排线控制系统及方法。

2、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

3、一种绕线机高速排线控制系统及方法，包括：

4、排线主轴，排线装置，其包括导轨、滑动组设于所述导轨的排线机和驱动所述排线机运动的驱动装置；运动控制器，其与所述排线主轴、排线装置和驱动装置均相连，所述运动控制器根据所述排线机的排线长度控制所述排线机在导轨上的运动方向。

5、在上述技术方案的基础上，所述排线主轴连接有第一编码器，所述第一编码器与运动控制器相连，所述第一编码器与排线主轴同轴旋转；所述排线装置连接有第二编码器，所述第二编码器与运动控制器相连。

6、在上述技术方案的基础上，所述驱动装置包括伺服电机，所述伺服电机连接所述排线机，用于控制所述排线机往返运动。

7、在上述技术方案的基础上，运动控制器实时监测排线机的排线长度，当排线机的排线长度达到预设值时，运动控制器控制排线机反向运动，并重新开始计算排线机的排线长度。运动控制器将排线机单向排线一次所需的排线长度作为预设值并根据排线主轴的运动速度控制排线机的排线速度。

8、作为优选，本发明实施例还提供了一种使用上述排线控制系统的排线控制方法，包括如下步骤：

9、步骤一：当排线主轴20安装磨具后，在运动控制器23中设定排线机的起点位置，运动控制器23控制排线机开始在主轴上排线，当排线机沿一个方向从主轴一端排线至另端，即为排线机单向排线一次，将排线机单向排线一次所需的排线长度作为预设值：

10、步骤二：第二编码器25实时监测排线机的排线长度，并将排线长度反馈给运动控制器23；

11、步骤三：当排线机的排线长度达到预设值时，运动控制器23向伺服电机发出换向指令伺服电机带动排线机向反方向运动，实现换向；

12、步骤四：在排线机换向后，运动控制器23重新开始计算排线机的排线长度。排线机的起点位置设置于主轴的其中一端的一侧。在排线机进行排线时，需在运动控制器23预先设定参数：主轴的直径、排线机的起点位置。运动控制器23根据预先设定好的参数、主轴的运动速度计算出排线机的排线速度，并控制排线机按照计算出的排线速度进行排线。

13、作为优选，本发明实施例还提供了一种使用上述排线控制系统的加减速算法包括：使用具有连续加加速度的tfss形状曲线加减速算法进行排线轨迹规划，构造加减速曲线必须满足以下几个基本要求：速度变化平稳；连续加速，并满足速度变化开始和结束时的边界条件。构造加减速曲线，首先要根据s形曲线法定义三角函数正弦平方加减速函数。根据分析，已知jact，aact和v3，得到公式：

14、

15、如果确定运动过程中期望的最大加速度amax、最大加加速度amax和进给速度f，在运动中将存在和条件。

16、这意味着可以通过使用最大加速度和最大加加速度来实现给定的进给速率。但是必须考虑到位移可能不够长，无法达到我们所需的最大加速度或进给速度。因此，将条件进一步分为三种情况。

17、情况一：可以实现期望的进给速率，并且可以实现期望的最大加速度。必须满足公式：

18、

19、情况二：无法实现期望的进给速率，并且可以实现期望的最大加速度。必须满足公式：

20、

21、情况三：无法实现期望的进给速率，并且无法实现期望的最大加速度。必须满足公式：

22、

23、可以在没有最大加速度的情况下实现给定的进给速率。考虑位移足够长或不足以实现期望的进给速率。所以把这种情况分为两种情况。

24、情况四：可以实现期望的进给速率，并且不能实现期望的最大加速度。必须满足公式：

25、

26、情形五：不能实现期望的进给速率，并且不能实现期望的最大加速度。必须满足公式：

27、

28、作为优选，所述的一种绕线机高速排线控制系统，其特征在于：所述线圈体装置1、排线主架装置2、漆包线3、倍福工业控制系统4。线圈体装置1下方设置有线圈体托架6，线圈体5与传动装置7安装在线圈体托架6上，线圈体包括线圈体轮轴8和轮轴两端的轮板9，线圈体5通过传动装置7沿着漆包线3绕入的方向按照预设的速度转动；排线主架装置下方设置有排线托架10，导轨11两端安装在排线托架10上，导轨11的中心线与线圈体轮轴8的中心线呈平行位置关系，导丝器12通过传动装置13在导轨11上水平移动；导丝器上设置有两根竖杆，漆包线3通过两根竖杆牵引缠绕在线圈体5上；逐层完成排线过程。倍福工业控制系统4与传动装置7、传动装置13相连接，导丝器12加速度均由倍福工业控制系统4根据漆包线材质、摩擦系数等因素预设，并在排线过程中由传动装置7和传动装置13执行。

29、与现有技术相比，本发明的优点在于：

30、(1)本发明的运动控制器用于控制排线机自动换向，采用plc控制器，运动控制器根据排线主轴的运动速度控制排线机的排线速度。系统整体自动化程度高，控制精确，加入连续加加速度的tfss形状曲线加减速算法进行排线轨迹规划能够有效减小排线折返时端部的冲击并完成导线的高精度快速缠绕。

31、(2)本发明的运动控制器连接排线主轴、排线机、伺服电机，用于控制排线机沿排线主轴径向运动的速度和排线速度，使得排线控制系统各结构之间协同运动，效率较高。

32、(3)本发明的运动控制器结构稳定，伺服电机具有响应迅速快、机电时间常数小、线性度高的特点，所述运动控制器控制整个排线控制系统，实现了全自动、高速、精密、连续的排线控制系统，保证无人工抵挡的情况下，高成功率的实现排线的精密排列，在降低人工成本的同时又能提升产量。