一、簡介

   目前國內同類設備多是垂直層繞（焊絲與收線軸垂直），設備易受干擾，停車頻繁，焊絲的張力不均。基于滯后角控制的自動排線系統可提高排線的精度和性能。通過維控PLC進行角度控制，使焊絲以固定的滯后角度 β在工字輪上進行高速層繞。PLC檢測到角度值并與設定值比較，偏差使PLC發出脈沖信號給伺服電機驅動直線單元運動，使偏差趨于零，以達到焊絲以固定滯后角層繞。利用人機界面完成設備數據的輸入和實時監測。設計實現了在換向區外正常速度跟蹤，換向開關動作后快速追趕至同步速度跟蹤，焊絲到達工字輪邊緣后再次形成新的滯后跟蹤的自動排線系統的控制，滿足了排線系統自動平穩排線的要求。        

二、主要核心器件與工作原理    

  1、系統由維控LX3V-0806MT PLC、維控700LK觸摸屏、主軸變頻器、伺服電機以及驅動器、恒力矩電機裝置、接近開關、1000線A B相增量式編碼器等組成。

2、排線器采用編碼器采集工字輪旋轉角度產生滯后角排線，伺服電機通過滾軸絲杠及滑軌推動排線器以工字輪的轉速行進排線。在收線工字輪的內徑區域，當從一側向另一側排線時，整個區域分成一般跟蹤和換向跟蹤兩個區域。在一般跟蹤區域采用固定滯后角跟蹤模式，在換向區內采用變角度跟蹤模式。由于焊絲在層繞至工字輪邊緣時，會自動向相反方向層繞，在這個過程中，不允許焊絲有超前角度層繞，否則焊絲間會出現縫隙，下一層將出現排列不整齊，層繞將被迫中斷。因此換向區內的角度檢測與控制至關重要。

通過換向開關動作自動形成直線單元移動方向標志，左換向開關置位右行標志，復位左行標志;右換向開關置位左行標志，復位右行標志。以收線右換向為例，當右換向開關動作瞬間，直線單元快速推進至β≤0;當主電機繼續旋轉，直線單元以基速繼續跟蹤，當焊絲纏繞接近至工字輪的最右邊一圈線時，直線單元停止后等待β滯后角度的產生，而后復位直線單元右行標志，排線器伺服電機通過編碼器測得主電機的速度而跟隨行走。收線左換向同理于收線右換向。換向區內角度的變化過程如下圖

3、收卷軸用變頻器控制手動電位器可調節收卷速度，設備通過編碼器測量收卷軸轉速，測算出收卷軸的旋轉角速度N（轉/秒）。

收卷輪上焊絲沿軸向的移動速度為V= N＊Φ,(其中Φ為焊絲線徑，單位mm，V的單位為mm/s)。

V轉換伺服電機的轉速（脈沖數/秒）為：步進電機跟蹤速度=M＊N＊Φ/d（個/秒）

（其中, N為主軸的旋轉角速度（轉/秒）, Φ為焊絲線徑（毫米）, M為伺服電機的每圈脈沖數，d為絲杠的螺距（毫米/轉）。

4、放卷部分是恒力矩輸出裝置，保證一定的力矩輸出，從而能使焊絲比較平直的狀態纏繞到工字軸上。如果松緊度不能保持勢必會對層繞質量產生很大影響。

5、工字輪的內徑壁要保持平坦，并且在工字輪的起始端邊緣要制作符合線徑的斜溝結構。

三、程序介紹  

   1、采用編碼器A相高速計數，以0.4秒定時中斷檢測收卷軸速度，以確保排線軸對收卷軸實時的追蹤性。

2、采用編碼器B相高速計數，在換向時確定排線器與收卷軸的滯后角度。

四、項目總結：

自動排線器使得焊絲層繞的張力均勻，換向平穩，設備運行倒車率低，開機排線器一鍵式自動歸零和停電后再次重啟能自動識別當前位置，使得工作效率大大提高，焊絲質量也大大提高。編碼器測速靈敏度高，直線單元滯后角跟蹤穩定、換向準確，極大提高系統的穩定性、可靠性。

此案例不僅在焊絲層繞使用良好，同理也適合使用在電纜、電線等需纏繞成卷的設備上。  

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