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全自动绕线机控制系统设计


一、控制系统设计

机械系统部分的设计,只是设计了全自动化磁环绕线机系统的机构部分,完整的全自动绕线机系统还包括电气控制部分。我们设计的全自动绕线机的自动化控制系统中,电气控制的主要作用是实现整个系统的运动规划,包括:执行元件的运动控制,检测传感器的信息处理和现场人员的人机交互等。主要分为以下的几个单元来完成:

PLC控制单元、人机界面单元、传感检测单元、执行单元和报警装置单元等。

二、全自动绕线机系统流程图

PLC流程图又称为顺序功能图。所谓顺序控制,就是按照生产工艺预先规定的顺序,在各个输入信号的作用下,根据内部状态和时间的顺序,在生产过程中对各个执行机构自动地有秩序地进行操作,便于调试。

我们设计的全自动绕线机系统电气控制部分相对比较复杂,整个系统控制由公司经验丰富的电气工程师负责。为便于PLC程序的顺利编制,我们给出了全自动绕线机整体运动的系统流程图,流程图相对较长。

三、全自动绕线机气动系统设计

1、气动系统构成

典型的气动传动系统由气压发生装置、执行元件、控制元件和辅助元件四个部分组成。

1)气源

气源是气压传动系统的动力源,是由空气压缩机产生的压缩空气。为保证气动系统的正常工作,必须对压缩空气进行降温、净化、减压、稳压以及提供油雾等一系列处理,因此必须设置压缩空气净化装置,包括冷却器、油水分离器和储气罐等。

2)执行元件

执行元件是以压缩空气为工作介质,并将压缩空气的压力能转变为机械能的能量转换装置,执行元件包括:做直线往复运动的气缸,做连续回转运动的气马达和做不连续回转运动的旋转气缸等。我们所涉及到的执行元件为直线往复运动的气缸和回转运动的旋转气缸以及气爪。

3)控制元件

控制元件又称操纵、运算、检测元件,是用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向等,以便使执行机构完成预定的运动规律。控制元件包括:各种压力阀、方向阀、流量阀、逻辑元件、射流元件、行程阀、转化器和传感器等。我们中用到的控制元件有方向阀和传感器。

4)辅助元件

辅助元件是使压缩空气净化、润滑、消声以及元件间连接所需要的一些装置。辅助元件包括:分水滤气器,油雾气、消声器以及各种管路附件等。
2、全自动绕线机系统电磁换向阀选择

换向阀是气动控制中很重要的一类阀,用于改变气流方向和控制管道中气流的通断,从而控制执行元件的运动方向。电磁换向阀是利用电磁力来完成阀芯移动从而实现换向功能。由于电磁阀是电气操作,易与PLC等控制设备配合,因而得到广泛应用。

根据全自动绕线机系统的要求,选用的电磁阀有两类,三位五通电磁阀,另一类为二位五通电磁阀。选型中,三位五通电磁阀选用使用日本SMC公司生产的SY5340系列电磁阀,二位五通电磁阀型号是SY5140系列电磁阀。

换向阀的特点:

1)低功耗:0.5W;

2)小型、大流量;

3)高速响应:15毫秒以下;

4)可以多位集装;

5)最高动作频率:10次/秒。

当换向阀一端通电时,此端产生的电磁力推动先导阀打开,使气源接通,从而推动主阀移动,完成指定工作。阀体上均有手动开关,用于断电情况下以机械方式移动阀芯。

3、全自动绕线机气动回路设计

全自动绕线机包含27个各类气缸,因此气动系统的设计是全自动绕线机整体系统设计中重要的一环。

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