繞線機自動排線伺服控制系統的設計思路

莊雷

摘 要：對于變壓器自動繞線系統來說，交流伺服驅動系統是理想的選擇，交流伺服系統可以精確地對電機的位置、扭矩、以及轉速等各個指標進行控制，動態性能好，可控性能高，能夠很好的完成變壓器的排線自動化工作。我國工業的發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的設計進行探討。

關鍵詞：繞線機；自動排線；伺服控制；交流

1 伺服系統的工作原理

控制系統中的伺服驅動器是伺服系統中的核心部件，其起到了對伺服電機的控制與對排線指令的傳達任務，伺服控制系統與伺服電機聯合組成了完整的閉環伺服機構，如圖1所示，伺服電機工作產生的電機脈沖數可以通過控制系統中的編碼先傳達到伺服驅動器中，通過與預設的脈沖數值進行比較運算，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，實現的完整的控制循環。

2 伺服系統的性能指標

綜合衡量本排線系統的設計要求，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的主要技術參數：額定輸出功率為0.2ICW；額定輸出轉矩0.64Nni，最大輸出轉矩1.9Nm；額定轉速為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伺服驅動器來說，L3端口可以為空。驅動器的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，用以實現該自動排線控制系統的閉環控制。

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，本系統的設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脈沖與正轉脈沖數，這樣伺服驅動器才能夠有效的接收三種形式的組合脈沖，通過設置控制器的參數能夠設置為脈沖+正方向。這樣，2號端子可以連接PLC端Y2/3，實現對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，經過這樣的配置后，PLC發送的脈沖和方向信號才能被伺服驅動器識別。

（2）CN1B端。本系統中的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。

（4）CN1B的14號和18號端子分別為伺服驅動器的故障復位端和故障報警輸出端。伺服驅動器發生故障時，驅動器與電機之間的主電路斷開，動態制動器開始動作，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位端子使驅動器重新工作。

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