電容式套管卷繞機的S型切割控制技術

王 琳，黨勝茂，鄧鶴鳴

電容式套管卷繞機的S型切割控制技術

王 琳1，黨勝茂2，鄧鶴鳴2

（⒈西安鐵路職業技術學院，西安,710085；⒉西北機器有限公司，西安，710119）

本文介紹了電容式套管卷繞電控系統中S型切割控制技術。采用日本三菱公司的FX3U系列可編程控制器(PLC)控制步進電機實現S型切割控制。

電容式套管；S型切刀控制；FX3U；閉環控制

0 引言

在電力行業高壓輸電變壓器用的電容式套管制造中，使用浸紙電容式套管的制作分為油浸紙電容式套管（通稱為濕式套管）、環氧樹脂浸紙電容式套管（通稱為干式套管）兩種類型。對環氧樹脂浸紙電容式套管的制造中，采用的方法通常是把皺紋紙裁成條狀（皺紋成橫向）收于紙芯中成盤狀，使條狀紙處于張力恒定的狀態下，以螺旋狀纏繞在電容芯子軸上，并按工藝要求鋪屏、打孔及往復纏繞條狀紙而成。其采用的繞制設備也相對簡易，繞制過程操作繁瑣，勞動強度大，效率低，繞制的套管質量不易保證。因此新工藝采用寬幅的皺紋紙或者將多張皺紋紙拼接成一張進行整體卷繞，但由于皺紋紙的制造工藝的問題，其幅寬受到限制，目前最大幅寬為1.5米，如果要卷繞1.5米以上的套管，必須采用多張皺紋紙拼接的方式進行。

1 系統原理

皺紋紙料卷分別裝入放卷軸1、軸2、軸3，軸1和軸2置于下端，軸3在上端，各料卷按位置分位放置。三張皺紋紙料卷軸分別從放卷部分被動放出，分別進入對應的張力檢測部分，經過張力檢測后，三張皺紋紙進入切重疊料部分時匯集于同一棍，再經過兩把“S”型切刀實現紙料重疊部的切割，在進入卷繞部分前對軸1、軸2皺紋紙由邊料切刀對紙卷邊料進行切割，簡單穿過卷繞部分后通過熱輥到達卷繞芯軸上。系統簡圖如圖1所示。

1.1 電控系統及配置

由圖1可知，該系統主要的控制對象為S型切割控制（步進電機）。為此本系統采用PLC(可編程控制器)作為主控單元，觸摸屏作為人機界面，用于設定和顯示各種參數。系統要求PLC具有多路高速脈沖輸出口、高速計數口以及I/O點的數量，通過綜合比較，PLC選用了日本三菱公司的FX3U-48MT/ES-A控制步進電機來實現S型切割控制。

圖1 系統簡圖（Figure 1 system schematic）

圖2 為PLC電路圖，圖中A8為PLC、A9為觸摸屏；A10為旋轉編碼器用于卷繞速度的采樣；Y0、Y4分別用于控制S型切刀1步進電機的頻率和方向，Y1、Y5分別輸出頻率和方向用于控制S型切刀2的步進電機。

圖2 PLC控制電路圖（Figure 2 PLC control circuit diagram）

圖3 為控制部分電路圖，圖中M3、M4為S型切割電機，選用成都步進公司的DM5676E步進電機；在該系統中M3、M4的控制，均通過PLC控制各自的驅動器A4、A5進行運行。

1.2 S型切割控制單元的軟件系統

由于三卷皺紋紙卷的拼接，在接縫處，必然出現疊加現象，采用S型切割方法，一方面可使接縫處平整不疊加不離縫，同時也為了使三張皺紋紙卷繞后，拼接處互壓成為一體，使紙卷在軸向有連接力，互不脫離。切割刀在皺紋紙向前運動時，帶動切割刀轉動，切割刀在氣動的作用下，刀刃下壓疊加的雙層皺紋紙與導向支撐輥靠緊，使切割刀切開邊紙，同時，絲杠轉動帶動切割刀體沿導向輥支撐軸向往復移動（與皺紋紙的運動方向垂直），從而達到S型的切割軌跡。

圖3 控制部分電路圖（Fig. 3 control circuit）

圖4 切割電機部分PLC梯形圖Fig. 4 the cutting motor part of PLC ladder diagram

其中：切割周期設定范圍為500mm～3000mm；

切割振幅設定范圍為0mm～80mm；

切割電機部分PLC梯形圖如圖4所示。在指令上采用了不帶加減速的脈沖輸出指令DPLSY,該指令最大的優點是在指令執行過程中可更改運行頻率。該指令的格式是[DPLSY S1 S2 D],其中S1為實際工作頻率，S2為需要輸出脈沖數，D為脈沖輸出口地址號。其中D204為S型切割的振幅設定單元，D210為S型切割的周期設定單元，D82為卷繞采樣速度（圈/秒），D512為切割電機運行頻率，M14為切割電機啟動標志，M210、M211為切割電機運動方向標志。

2 結論

該系統采用PLC控制，充分發揮了三菱FX3U系統三路高速輸出和多路高速計數的性能，使設備整體結構緊湊，操作簡單，運行可靠性高。

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王琳，男，1961年生，陜西西安人，大學本科，講師，研究方向：電工電子。

S-shaped Cutting Control Technique of Winding Machine on Capacitance Type Casing

Wang Lin1，Dang Shengmao2，Deng Heming2
(1.Xi 'an railway vocational and technical college,xi 'an,710085; 2.The Northwest Machine Co.,LTD, xi 'an，710119)

The paper introduces S-shaped cutting control technique in the electric control system of winding on capacitance type casing.FX3U serial programmable controller (PLC) of Japanese

Capacitance type casing；S-shaped cutting control technique；FX3U；close-cycle control;

TN270.38

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