台达数控定子绕线机伺服系统应用实例

利用中达CNC数控系统强大轴控功能和台达伺服系统快速精准运动响应，使绕线机工作效率到了很大提高。
本文主要介绍了数控定子绕线机功能需求，以及系统操作界面和I\O规划。

一、前言

图1   数控定子绕线机外观

目前绕线机市场可谓庞大，品种繁多，有平行绕线机、环型绕线机、定转子绕线机、纺织绕线机等。本文主要介绍是利用中达CNC数控系统和伺服产品构建出设备：数控定子绕线机。他最大特点是可以自动变换绕线方向，所绕线圈整齐且圈数准确。操作简便，节省人工，提高产量，产品品质好，其绕线、排线、停车、换槽，完全按程序自动执行。排线宽幅可调，圈数准确。生产速度快，并大量节省线材。下面概述如何利用中达数控和台达伺服整合此方案。

二、技术和精度要求

客户原用PLC+伺服控制整台设备，因其加工出来产品合格率较低，且一些功能无法实现，满足不了市场上需求，故提出开发数控定子绕线机，需要控制系统和伺服满足如下条件：

1．伺服运动轴

机械上，需要三轴控制坐标系。其中，排线X轴采用伺服电机直接驱动螺距为4mm滚珠丝杠，连接工作台做直线运动；飞叉Y轴采用伺服电机驱动1：2齿轮箱间接传动，做360度圆周运动；分度Z轴采用伺服电机驱动1：9齿轮箱间接传动，做360度圆周运动。这3个轴要求能够联动。

此外，飞叉轴来说，运动过程中，机械负载惯量会绕线速度不同而发生较大变化，这就要求伺服系统具有优异稳定性、相应性和对负载变化自适应能力。

2．精度要求

机械回零精度：排线轴0.005mm 飞叉轴+\-1度 分度轴+\-1度

定位精度：0.02mm   +\-1度

要求控制系统和伺服系统能够具有检测反馈，来保证机械运动精度。

3．CNC控制系统

因定子绕线机讲究绕匝数要准确，排线出来密度要均匀，即最少需要两轴之间做插补运算，实现联动；画面可以自由规划；要给客户方便传输加工程序，可以对NC程序编辑和存储；控制系统要提供一个D\A口，实现恒张力控制功能。

另外，客户希望数控系统再开放一个轴，以备后用。

三、方案可行性分析

对机械设计和控制技术要求分析，确定采用一台中达电通通用四轴H4-4上位机控制系统+3套台达B系列交流伺服ASD-B做下位机控制控制架构。

具体分析如下：

1．中达电通通用数控H4主要特点：

（1）独立伺服接口，可以实现多轴联动。

（2）电压命令型（V-Comnand）伺服接口，最小解析精度0.001mm，可配合光栅尺或旋转编码器实现闭环、半闭环控制，能够满足精度要求。

（3）最大响应速度500KPPS编码器反馈，能够满足快速定位要求。

（4）控制器内存512K存储空间，可存储1000个NC加工程序，配合标准CNC键盘可以轻松编写加工程序。

（5）CNC简易I\O控制命令和内制PLC开发，能够灵活实现辅助机能。

（6）内置可编程PLC，标准配置为24INPUT\16OUTPUT，最大可以增加32INPUT\32OUTPUT。

（7）2组D\A输出，2组A\D输入，完全可以满足实现恒张力控制要求。

比较分析，完全可以满足做为上位机控制要求。

2．台达交流伺服系统主要特点：

（1）具有多种控制模式，可与上位控制器灵活配合，应用广泛。

（2）具有位置P-CURVE和速度S-CURVE功能。

（3）强健式控制模式，负载惯量大范围变化时，系统仍然可以保持优异性能。

（4）丰富软件功能，方便用户调试。

比较分析，台达交流伺服系统完全可以满足做为下位机控制要求。对机械结构、负载惯量、输出扭矩分析计算，故选用：ASDB 400W＊1颗、ASDB 750W＊2颗做为下位控制器。

四、功能设计

1、系统架构

图2 系统架构

2、外观和功能需求

绕线机具有寻原点、点动模式、单次模式、自动模式、编程模式、参数设定、测试输出点功能等多项功能。

（1）系统操作界面规划

操作界面主要分为以下几个功能区块：

开机画面：

系统在上电后，进入此画面。此时为待机状态，画面的最下一排是功能显示区。

原点模式：
当画面在原点模式下，分别按下X、Y、Z功能键，在按下启动键
可以顺次执行回原点；或者可以按下X&Y&Z功能键，在按下启动键三轴同时回原点。

手动模式：
到进入手动模式后，可以分别按下X、Y、Z三轴按键，在按下 可以实现前后移动或正反转。速度值的大小可以设定。

自动模式：
在自动模式下，当程式正在运行时，可以观察到目前的各轴的行进情况，目前的加工程式号，参数组别号，当前加工至第几极，以及完成一个工件所需时间。并且可以根据自己的需要，可以实现程式暂停、单步执行。

3、I\O点规划及接线

五、结束语

该数控定子绕线机控制方案具有控制精度高，系统稳定性强，用户操作灵活的特点，为利用中达CNC系统和台达伺服在绕线机行业上的典型案例。
利用中达电通开放式、全功能通用数控系统，配合台达伺服系统优异的性能，可以灵活地整合出专用的控制系统，提供更有价值的整合方案以满足不同客户与行业的特殊要求。