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变压器铁芯横剪线是加工变压器铁芯矽钢片的专用设备,用于变压器的轭片、边柱片及中柱片的生产,其剪切质量达标与否直接影响到变压器技术性能和经济指标的优劣。本课题是受浙江兴基源电工设备有限公司的委托,在其生产设备机械结构基础之上,为其设计高效率的自动生产控制系统。本设备控制系统主要分为开卷单元、送料单元、冲剪单元、宽度调节单元、辅助送料单元、分拣堆垛单元和监控报警单元8个部分,每个部分的控制程序编写为独立的模块,由主程序调用各个模块,共同组成PLC控制程序。 本控制系统以三菱FX3u-80MT/ES型号PLC作为主控制器,西门子SmartLine1000IE工业触摸面板作为人机交互界面,两者完成参数设定、片形剪切、监控运行及报警处理等生产控制任务;送料、宽度调节和定位堆垛单元由三菱MR系列伺服系统驱动,完成精确送料和定位功能;气动、液压系统控制刀具、辅助单元和承料台等的动作,完成剪切、堆垛及其余辅助动作。 对于横剪线,生产效率的提升的同时保证剪切精度是控制系统的一个关键点。提升效率主要采用了以下方法:提高送料速度、改变送料控制算法、提高剪切动作效率。因为采用伺服电机送料,编码器反馈位置信息的控制方式,速度的大幅提高,使编码器反馈至PLC高速脉冲输入口的频率迅速增加,可能超出其接受范围,故本系统配以FX3u-4HSX-ADP高速适配器扩展输入口的接收频率范围。送料装置为辊式结构,由上下辊组成,下辊为主动辊,由伺服电机和精密行星减速机驱动,上辊为从动辊,使用一定的气压均匀地压在下辊上,以此保证平稳送料。快速送料结束时,由于下辊由伺服驱动,可以急停并锁定,但上辊由于惯性会有一段相对运动,所以送料精度采用多段速配合误差补偿的方式保证。 变压器的一个重要发展方向就是节能降耗。变压器铁芯采用导磁能力很强的矽钢片为原料,以堆叠的方式组成,可以减小变压器体积、降低铁芯的磁滞损耗和涡流损耗。为进一步降低铁芯的空载损耗和噪声,本系统增加了步叠设计(一种阶梯接缝结构,也称步进),步叠铁芯的叠片边缘并不是整齐排列,而是按交错步叠排列,步叠方式有两种,即纵向步叠和横向步叠。步进功能的选择、步进周期和步进量由操作员在触摸屏上设置。 为减少工人的劳动强度,系统分料叠料部分亦采用伺服控制进行精确定位,不但可以把剪切的不同片形分开堆垛,而且保证了堆垛料片的整齐。 另外,本文对矽钢片生产线的工艺流程及其自动控制系统的电气结构、控制程序、人机界面组态等进行了介绍。本文最后,简单介绍了本控制系统现场调试过程及调试中遇到的部分问题及其解决方法。