plc控制的大型自动绕线系统设计(附件)【字数：8995】
摘 要随着电子工业以及生产自动化的的蓬勃发展，越来越多的生产环节开始运用自动化机器操控，与此同时线圈开始供不需求。线圈的运用已经融入到人类生活的各个方面，因此为有能力绕制线圈的绕线机行业带来了新的发展机遇。本课题研究设计一种能实现单轴或多轴自动绕制线圈的绕线机,并且能对绕制速度、圈数等进行控制。本文设计的主轴转动机构采用三相异步电动机件为驱动源,电机通过V带传动带动(软联接方式)主轴转动，通过联轴器将齿轮轴与螺纹丝杆进行连接(直联式)以此来完成绕制动作,排线机构和绕线机构与其他的绕线机大同小异。采用可编程控制器(PLC )当作控制系统的核心装置，程序简单易懂、性能稳定可靠。也因此在自动化生产过程中得到了广泛应用。详细阐述了可编程控制器PLC在线圈绕线机控制系统中的应用。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2绕线机的国内外发展状况 1
1.3绕线机的工作原理 2
第二章 绕线机总体方案设计 3
2.1传动系统设计 3
2.1.1排线装置的设计 3
2.1.2主轴传动系统的设计 3
2.2传感器设计 4
2.3控制系统设计 4
第三章 绕线机的机构设计 5
3.1电动机选型 5
3.2滚珠丝杠的选择 5
3.3轴的设计 7
3.4V带传动的设计 8
3.5传动比的分配 9
3.6轴承的选用 9
3.7联轴器的选用 10
3.8离合器的选用 11
3.9齿轮的设计 11
第四章 传感器的选择 14
4.1圈数、速度检测 14
4.2位移、安全限位检测 14
4.3断线报警功能 14
第五章 控制系统设计 15
5.1PLC简介及特点 15
5.1.1PLC简介 15
5.1.2PLC特点 15
5.2PLC的选型 15
5.3PLC的I/O的分配 16
5.4硬件连接图 17
5.5系统软件设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
计 17
5.5.1程序设计方法 17
5.5.2程序的编写及说明 18
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1研究背景
目前，绕线机市场品种繁多，有平行绕线机、纺织卷绕机等各种绕线机。随着中国经济和实施西部大开发后的发展，各种绕线式电机的需求不断增加。然而，传统的手工缠绕技术限制了电机输出的增加。绕线机在发达国家已基本实现了自动化和智能化，其中日、美、德三国生产的绕线机是最突出的，他们的缠绕机主轴转速已达40000r /min。中国自从改革开放以来，绕线机行业发展形势很好，在世界上占有一席之地，绕线机行业也随着经济的发展，继续发展壮大。
随着技术的进步，生产方式不断更新，从原来的手动卷绕到半自动绕线机的方向甚至全自动绕线机方向发展。因此，有必要开发一种自动绕线机代替手工车间。本文所设计的绕线机可通过PLC实现三轴联动，具有较高的可靠性。操作简单，节省人工消耗，提高生产和产品质量。可根据程序自动执行排线和绕线，排线线路宽，可调节，圈数准确，生产速度快，节省大量线材。
1.2绕线机的国内外发展状况
国内的绕线机可利用PLC接收控制信号和执行机构，分析了基于可编程控制器的控制系统的硬件结构和PLC控制程序的设计。该卷绕机能准确、稳定地控制线。同时，触摸屏幕提供了方便的人机交互界面，实现了缠绕过程的灵活性和参数的修改方便性。经实践证明，该控制系统操作简单、运行可靠、自动化程度高。
随着中国电子工业的发展，精密线绕电阻器广泛用于高可靠性的电子元件。然而，电阻器制造商生产的绕线电阻器的质量达不到要求。因此，这种精密绕线电阻绕线机的研制已迫在眉睫。为了满足这一要求，设计了专门的控制系统来完成精密电阻绕线机运行。那就是基于PLC的控制系统，该系统将整个生产过程自动化，包括自动进料、恒张力输送、第一点焊接、自动缠绕、在线检测、第二点焊接、电阻筛选等过程。
PLC作为主控制器，由步进电机驱动的绕线机绕线机构的数字控制系统灵活连接。讨论了系统的工作原理、硬件实现和软件编程方法。该系统在绕组和两根导线之间没有机械耦合，通过电解耦和软件控制保证了两轴的同步驱动，提高了数字控制的灵活性，具有精度高、适应性强、操作简单等优点。
在西德，在意大利，卷绕和埋丝设备已经从电气自动控制发展到微机控制，其中一些具有关键部件的状态可见性和故障诊断功能，现在正朝着3000 0r/min的高速绕组发展。目前，发达国家发展起来的绕线设备基本上实现了自动化、智能化、网络化。
例如，日本的米特绕线机，它的几个方面对中国的绕线机行业很有创新意义。
1）友好的人机界面，独创简单的中文编程操作系统。
2）采用128K闪存，可扩展USB移动存储。
3）排线、上下料、缠绕、绞合等动作均由微机自动控制，无需人工操作。
4）卸料装置设置在给料装置上。
5）张力器是一种独立开发的气动电子张紧器。
1.3绕线机的工作原理
绕线机一般有两部分组成：排丝装置和绕线装置。排线装置通过滚珠丝杠的来回往复移动，使线均匀地缠绕在骨架上，绕线装置进行旋转工作。为了实现均匀的缠绕，绕线装置的轴旋转一圈，排线装置就要前进一个要绕的线直径的距离。
第二章 绕线机总体方案设计
2.1传动系统设计
2.1.1排线装置的设计
排线装置是绕线机系统的重要组成部分，它的作用是将回转运动转化为直线运动，同时还要与绕线装置协调配合一同运作。
由于排线部分的转速较低、负载较轻，所以本设计中的排线机构将采用滚珠丝杆来完成运动的转变过程。排线机构主要有两种传动方式：第一种是直接将输入轴与滚珠丝杠通过联轴器连接，称为直联式；第二种是为尽可能的消除输入时产生的颤振对绕线精度的影响，也称软联接方式。
因为滚珠丝杠与电机轴之间存在同轴度以及垂直度的误差，为了消除此误差，我选择采用挠行联轴器。
为了解决排线机构中存在的滚珠丝杆的支撑问题，将采用滚动轴承支承以解决相应的问题。然而匹配的轴承种类很多，本设计没有相关要求，所以我决定采用的是推力角接触轴承，它的角接触角为60。
2.1.2主轴传动系统的设计
绕线装置转动的时候将电机的转动传递给主轴，从而使主轴带动骨架旋转，完成我们需要的绕线动作。绕线的时候对于转速、负载有较大要求，但是精度要求不高，所以只需在一个较合适的速度下转动。
目 录
第一章 绪论 1
1.1研究背景 1
1.2绕线机的国内外发展状况 1
1.3绕线机的工作原理 2
第二章 绕线机总体方案设计 3
2.1传动系统设计 3
2.1.1排线装置的设计 3
2.1.2主轴传动系统的设计 3
2.2传感器设计 4
2.3控制系统设计 4
第三章 绕线机的机构设计 5
3.1电动机选型 5
3.2滚珠丝杠的选择 5
3.3轴的设计 7
3.4V带传动的设计 8
3.5传动比的分配 9
3.6轴承的选用 9
3.7联轴器的选用 10
3.8离合器的选用 11
3.9齿轮的设计 11
第四章 传感器的选择 14
4.1圈数、速度检测 14
4.2位移、安全限位检测 14
4.3断线报警功能 14
第五章 控制系统设计 15
5.1PLC简介及特点 15
5.1.1PLC简介 15
5.1.2PLC特点 15
5.2PLC的选型 15
5.3PLC的I/O的分配 16
5.4硬件连接图 17
5.5系统软件设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
计 17
5.5.1程序设计方法 17
5.5.2程序的编写及说明 18
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1研究背景
目前，绕线机市场品种繁多，有平行绕线机、纺织卷绕机等各种绕线机。随着中国经济和实施西部大开发后的发展，各种绕线式电机的需求不断增加。然而，传统的手工缠绕技术限制了电机输出的增加。绕线机在发达国家已基本实现了自动化和智能化，其中日、美、德三国生产的绕线机是最突出的，他们的缠绕机主轴转速已达40000r /min。中国自从改革开放以来，绕线机行业发展形势很好，在世界上占有一席之地，绕线机行业也随着经济的发展，继续发展壮大。
随着技术的进步，生产方式不断更新，从原来的手动卷绕到半自动绕线机的方向甚至全自动绕线机方向发展。因此，有必要开发一种自动绕线机代替手工车间。本文所设计的绕线机可通过PLC实现三轴联动，具有较高的可靠性。操作简单，节省人工消耗，提高生产和产品质量。可根据程序自动执行排线和绕线，排线线路宽，可调节，圈数准确，生产速度快，节省大量线材。
1.2绕线机的国内外发展状况
国内的绕线机可利用PLC接收控制信号和执行机构，分析了基于可编程控制器的控制系统的硬件结构和PLC控制程序的设计。该卷绕机能准确、稳定地控制线。同时，触摸屏幕提供了方便的人机交互界面，实现了缠绕过程的灵活性和参数的修改方便性。经实践证明，该控制系统操作简单、运行可靠、自动化程度高。
随着中国电子工业的发展，精密线绕电阻器广泛用于高可靠性的电子元件。然而，电阻器制造商生产的绕线电阻器的质量达不到要求。因此，这种精密绕线电阻绕线机的研制已迫在眉睫。为了满足这一要求，设计了专门的控制系统来完成精密电阻绕线机运行。那就是基于PLC的控制系统，该系统将整个生产过程自动化，包括自动进料、恒张力输送、第一点焊接、自动缠绕、在线检测、第二点焊接、电阻筛选等过程。
PLC作为主控制器，由步进电机驱动的绕线机绕线机构的数字控制系统灵活连接。讨论了系统的工作原理、硬件实现和软件编程方法。该系统在绕组和两根导线之间没有机械耦合，通过电解耦和软件控制保证了两轴的同步驱动，提高了数字控制的灵活性，具有精度高、适应性强、操作简单等优点。
在西德，在意大利，卷绕和埋丝设备已经从电气自动控制发展到微机控制，其中一些具有关键部件的状态可见性和故障诊断功能，现在正朝着3000 0r/min的高速绕组发展。目前，发达国家发展起来的绕线设备基本上实现了自动化、智能化、网络化。
例如，日本的米特绕线机，它的几个方面对中国的绕线机行业很有创新意义。
1）友好的人机界面，独创简单的中文编程操作系统。
2）采用128K闪存，可扩展USB移动存储。
3）排线、上下料、缠绕、绞合等动作均由微机自动控制，无需人工操作。
4）卸料装置设置在给料装置上。
5）张力器是一种独立开发的气动电子张紧器。
1.3绕线机的工作原理
绕线机一般有两部分组成：排丝装置和绕线装置。排线装置通过滚珠丝杠的来回往复移动，使线均匀地缠绕在骨架上，绕线装置进行旋转工作。为了实现均匀的缠绕，绕线装置的轴旋转一圈，排线装置就要前进一个要绕的线直径的距离。
第二章 绕线机总体方案设计
2.1传动系统设计
2.1.1排线装置的设计
排线装置是绕线机系统的重要组成部分，它的作用是将回转运动转化为直线运动，同时还要与绕线装置协调配合一同运作。
由于排线部分的转速较低、负载较轻，所以本设计中的排线机构将采用滚珠丝杆来完成运动的转变过程。排线机构主要有两种传动方式：第一种是直接将输入轴与滚珠丝杠通过联轴器连接，称为直联式；第二种是为尽可能的消除输入时产生的颤振对绕线精度的影响，也称软联接方式。
因为滚珠丝杠与电机轴之间存在同轴度以及垂直度的误差，为了消除此误差，我选择采用挠行联轴器。
为了解决排线机构中存在的滚珠丝杆的支撑问题，将采用滚动轴承支承以解决相应的问题。然而匹配的轴承种类很多，本设计没有相关要求，所以我决定采用的是推力角接触轴承，它的角接触角为60。
2.1.2主轴传动系统的设计
绕线装置转动的时候将电机的转动传递给主轴，从而使主轴带动骨架旋转，完成我们需要的绕线动作。绕线的时候对于转速、负载有较大要求，但是精度要求不高，所以只需在一个较合适的速度下转动。
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