王 琳，黨勝茂，鄧鶴鳴

電容式套管卷繞機(jī)的S型切割控制技術(shù)

王 琳1，黨勝茂2，鄧鶴鳴2

（⒈西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安,710085；⒉西北機(jī)器有限公司，西安，710119）

本文介紹了電容式套管卷繞電控系統(tǒng)中S型切割控制技術(shù)。采用日本三菱公司的FX3U系列可編程控制器(PLC)控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)S型切割控制。

電容式套管；S型切刀控制；FX3U；閉環(huán)控制

0 引言

在電力行業(yè)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(huán)氧樹脂浸紙電容式套管（通稱為干式套管）兩種類型。對環(huán)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?zhí)幱趶埩愣ǖ臓顟B(tài)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(fù)纏繞條狀紙而成。其采用的繞制設(shè)備也相對簡易，繞制過程操作繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，繞制的套管質(zhì)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(jìn)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(jìn)行。

1 系統(tǒng)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(dòng)放出，分別進(jìn)入對應(yīng)的張力檢測部分，經(jīng)過張力檢測后，三張皺紋紙進(jìn)入切重疊料部分時(shí)匯集于同一棍，再經(jīng)過兩把“S”型切刀實(shí)現(xiàn)紙料重疊部的切割，在進(jìn)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(jìn)行切割，簡單穿過卷繞部分后通過熱輥到達(dá)卷繞芯軸上。系統(tǒng)簡圖如圖1所示。

1.1 電控系統(tǒng)及配置

由圖1可知，該系統(tǒng)主要的控制對象為S型切割控制（步進(jìn)電機(jī)）。為此本系統(tǒng)采用PLC(可編程控制器)作為主控單元，觸摸屏作為人機(jī)界面，用于設(shè)定和顯示各種參數(shù)。系統(tǒng)要求PLC具有多路高速脈沖輸出口、高速計(jì)數(shù)口以及I/O點(diǎn)的數(shù)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(jìn)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)S型切割控制。

圖1 系統(tǒng)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(zhuǎn)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(jìn)電機(jī)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(jìn)電機(jī)。

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(jī)，選用成都步進(jìn)公司的DM5676E步進(jìn)電機(jī)；在該系統(tǒng)中M3、M4的控制，均通過PLC控制各自的驅(qū)動(dòng)器A4、A5進(jìn)行運(yùn)行。

1.2 S型切割控制單元的軟件系統(tǒng)

由于三卷皺紋紙卷的拼接，在接縫處，必然出現(xiàn)疊加現(xiàn)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(shí)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(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)切割刀轉(zhuǎn)動(dòng)，切割刀在氣動(dòng)的作用下，刀刃下壓疊加的雙層皺紋紙與導(dǎo)向支撐輥靠緊，使切割刀切開邊紙，同時(shí)，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)切割刀體沿導(dǎo)向輥支撐軸向往復(fù)移動(dòng)（與皺紋紙的運(yùn)動(dòng)方向垂直），從而達(dá)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(jī)部分PLC梯形圖Fig. 4 the cutting motor part of PLC ladder diagram

其中：切割周期設(shè)定范圍為500mm～3000mm；

切割振幅設(shè)定范圍為0mm～80mm；

切割電機(jī)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(yōu)點(diǎn)是在指令執(zhí)行過程中可更改運(yùn)行頻率。該指令的格式是[DPLSY S1 S2 D],其中S1為實(shí)際工作頻率，S2為需要輸出脈沖數(shù)，D為脈沖輸出口地址號。其中D204為S型切割的振幅設(shè)定單元，D210為S型切割的周期設(shè)定單元，D82為卷繞采樣速度（圈/秒），D512為切割電機(jī)運(yùn)行頻率，M14為切割電機(jī)啟動(dòng)標(biāo)志，M210、M211為切割電機(jī)運(yùn)動(dòng)方向標(biāo)志。

2 結(jié)論

該系統(tǒng)采用PLC控制，充分發(fā)揮了三菱FX3U系統(tǒng)三路高速輸出和多路高速計(jì)數(shù)的性能，使設(shè)備整體結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單，運(yùn)行可靠性高。

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王琳，男，1961年生，陜西西安人，大學(xué)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

A