非晶合金鐵心變壓器操作面板的設計

非晶合金鐵心變壓器操作面板的設計

1箔帶橫剪機系統(tǒng)非晶合金鐵心壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓場是一種新型的節(jié)能壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力壓力。采用非晶合金制成的變壓器與采用硅鋼片制成的變壓器,在相同容量下比較,前者比后者的空載損耗可減少60%~70%、勵磁電流僅為硅鋼片變壓器的1/8~1/12、總能量損耗可減少40%~60%。實踐證明,非晶合金變壓器性能穩(wěn)定、可靠且節(jié)能效果顯著,是配電變壓器理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。非晶合金鐵心作為新型變壓器的核心部件,其質(zhì)量好壞直接影響變壓器的整體性能和節(jié)能效果。非晶合金鐵心制造成本較高,一般都是由專業(yè)廠家生產(chǎn),再交由變壓器廠進行組裝。本文中的非晶合金箔帶橫剪機是為西安非晶科技股份有限公司專門研制的。非晶合金鐵心是由一組不同長度的非晶合金鐵心片卷制而成,因此,制造鐵心的第一步是獲得符合要求的鐵心箔片,非晶合金箔帶橫剪機可將非晶合金箔帶切割成指定長度的鐵心箔片。與普通硅鋼片橫剪機不同的是,該機組不但要求所剪鐵心片具有較高的尺寸精度,還要求在運行過程中按照需求自動改變下料的尺寸,即每剪切數(shù)刀同尺寸鐵心片,就要在原有長度上增加一個補償值,亦稱遞增量,并按照新的尺寸繼續(xù)剪切。當總的剪切數(shù)達到預設值時,機組自動停機。這樣做可以在一個生產(chǎn)循環(huán)中得到制造一個鐵心所需的全部尺寸的鐵心片,如果要生產(chǎn)另一種型號的鐵心,只需重新設定一次參數(shù),非常方便,并且能夠提高生產(chǎn)柔性。該控制系統(tǒng)不僅可以準確控制鐵心片長度尺寸,并且能夠在運行過程中自動增加補償值,還可以方便快捷地設定非晶合金鐵心片的長度和補償值等參數(shù)。橫剪機主要由開卷機、矯直機、測長輥、夾送輥和橫剪等部分組成,如圖1所示。夾送輥分上夾送輥和下夾送輥。為方便上料,上夾送輥可升起,并可自由轉(zhuǎn)動;下夾送輥由伺服電機驅(qū)動。工作時,上下夾送輥將非晶箔帶夾緊,在夾送輥的帶動下,非晶合金卷材經(jīng)過開卷機開卷,先通過前矯直機,經(jīng)過導向輥進入后矯直機,再通過夾送輥到達液壓橫剪,然后被裁切成規(guī)定尺寸的非晶鐵心箔片。該機組屬于停剪工作方式,即剪切箔帶時,夾送輥停止送料。根據(jù)實際需要,該機設計有手動運行和自動運行兩種操作模式,為方便進料及系統(tǒng)調(diào)試,在手動模式中還設計有點動前進和點動后退、切刀升降及上夾送輥升降等功能。為此,該機設計有兩套操作面板:一套是由按鈕和選擇開關組成的手動運行操作面板,用于進行常用動作的操作;另一套面板為觸摸屏,可以實現(xiàn)包括手動和自動運行模式在內(nèi)的所有操作。2plc的應用控制系統(tǒng)采用觸摸屏為上位機、可編程控制器作為下位機的兩級控制模式,使用伺服電機作為執(zhí)行機構。為提高精度,使用測長輥作為位置反饋傳感器,構成一套閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖2為控制系統(tǒng)硬件配置示意圖。觸摸屏采用某公司PWS6600C-S5.7寸彩色觸摸屏。該屏支持多種協(xié)議與PLC通訊。在屏幕右側(cè)設計有5個輕觸式按鈕,可通過軟件設置其功能,使用非常方便。觸摸屏必須正確設置波特率、數(shù)據(jù)位和奇偶校驗等參數(shù)后才能與PLC正常通訊。通過該屏不但可以進行開卷、收卷、伺服電機手動與自動運行、上夾送輥升降和手動剪切等操作,還可以監(jiān)控機組運行狀態(tài)和設定剪切參數(shù),從而減小了控制面板所占面積,并且使操作更加簡便?？删幊炭刂破鬟x用某公司FX2N-48MT晶體管輸出型PLC,該型號是FX系列PLC中功能較強的一款,其運算速度快,有156種指令可供使用,并具有雙路20kHz脈沖輸出和雙相30kHz高速計數(shù)器等功能。PLC的輸入端主要接測長儀A、B相脈沖輸出信號、自動運行啟動、手動單步運行啟動和停止、手動剪切、伺服電機點動前進和后退、液壓站壓力上限和下限、急停及復位等開關量;輸出端主要連接伺服驅(qū)動器、變頻器、電磁閥和繼電器等開關量。使用某公司MR-J2S-75A伺服電機驅(qū)動下夾送輥。采用增量式位置控制模式,PLC向伺服驅(qū)動器發(fā)送PP和NP兩路脈沖信號,分別控制伺服電機的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。在使用之前,必須在伺服驅(qū)動器中設定相關參數(shù),伺服電機才能按照要求正常工作,如工作模式選擇、PP和NP對應電機旋轉(zhuǎn)的方向和電子齒輪等參數(shù)。測長輥用來測量箔帶移動的距離,下測長輥的一端共軸安裝有增量式旋轉(zhuǎn)編碼器。工作時,非晶合金箔帶從上、下測長輥間穿過并帶動輥子旋轉(zhuǎn),下測長輥又帶動旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)動。測長輥的外圓周長為200mm,編碼器旋轉(zhuǎn)一周發(fā)送2000個脈沖,即箔帶前進0.1mm,編碼器發(fā)出一個脈沖。PLC通過采集旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)送的A、B兩相脈沖個數(shù)來測定箔帶的位置變化。開卷機的開卷和收卷動作通過一臺交流三相變頻電動機的正、反轉(zhuǎn)實現(xiàn),電機由某公司FR-E500系列變頻器驅(qū)動。開卷速度的快慢是根據(jù)帶材垂度確定的,選用歐姆龍E4PA系列超聲波測距傳感器測量帶材垂度。傳感器向變頻器發(fā)送4mA~20mA的電流控制電機轉(zhuǎn)速,當帶材達到最低點時,電機以設定的最低速度轉(zhuǎn)動。帶材越接近傳感器電機轉(zhuǎn)速越快,當帶材接近到一定距離時,電機以設定的最高速度轉(zhuǎn)動。開卷機啟停和正反轉(zhuǎn)由PLC控制變頻器實現(xiàn)。上夾送輥的升降動作靠一對氣缸來完成。液壓站向液壓橫剪和開卷機脹胎提供液壓力,驅(qū)動橫剪上下運動以及開卷機脹胎的脹縮運動,以上動作都是由PLC通過電磁閥控制的。3程序的組成3.1自動運行模式使用某公司的GPPforWindows編程軟件進行控制程序編寫,該軟件可以使用梯形圖、指令表和SFC三種編程方式,這三種方式可以相互轉(zhuǎn)換。非晶合金鐵心箔片的厚度僅為傳統(tǒng)硅鋼片厚度的1/10,約為0.025mm~0.035mm。為了提高生產(chǎn)效率,非晶合金箔帶都是5張層疊起來,剪切一刀就可以得到5張同尺寸的非晶合金鐵心片。但是層疊的箔帶在進給過程中,特別是在啟動和停止時會發(fā)生層間打滑的現(xiàn)象,導致同一刀切出的鐵心片長度不同。為了解決打滑問題,將啟動時的速度分為四級,逐級遞增到指定速度,停止時先從指定速度降到較低速度后再減為零,如圖3所示,其目的就是要減小速度突變帶來的影響。這樣做不但可以防止層間打滑,還可以防止測長儀與箔帶之間打滑。L1、L2、L3是固定值,使用中不發(fā)生變化,L4和L5是根據(jù)鐵心片尺寸不斷變化的,其中L5是本組鐵心片的實際尺寸。由于伺服電機工作轉(zhuǎn)速只有額定轉(zhuǎn)速的1/50,使用速度控制模式效果不佳,故采用在位置控制模式下,利用PLC提供的頻率控制指令調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速的方法。即通過改變輸出脈沖的頻率改變伺服電機的轉(zhuǎn)速,頻率越高,轉(zhuǎn)速越快。自動運行模式的動作流程如圖4所示。當按下自動運行按鈕,PLC就讀取觸摸屏已設定好的尺寸參數(shù),然后啟動伺服電機,此時PLC向伺服驅(qū)動器發(fā)送400Hz的脈沖信號。非晶合金箔帶在夾送輥帶動下向橫剪處進料,測長儀檢測到箔帶運動,并向PLC的高速計數(shù)器發(fā)送脈沖信號。PLC將計數(shù)器得到的脈沖個數(shù)與長度L1對應的脈沖個數(shù)進行比較,當它們一致時,PLC則向伺服電機發(fā)出900Hz的脈沖信號,電機轉(zhuǎn)速增加約一倍。依此類推,伺服電機轉(zhuǎn)速逐漸達到指定轉(zhuǎn)速。當計數(shù)器得到的脈沖個數(shù)與L4對應的脈沖數(shù)一致時,PLC將控制電機減速。當達到L5對應的脈沖個數(shù)時,PLC停止向伺服驅(qū)動器發(fā)送脈沖,伺服電機立即停止運行。在伺服電機運行過程中,PLC根據(jù)進料傳感器的信號判斷是否開卷,如果需要,則啟動開卷機,運行數(shù)秒后再關閉。伺服電機停止后,開始液壓橫剪工作,切斷箔帶,即可得到長度為L5的非晶合金鐵心片。經(jīng)過一段等待時間后,伺服電機自動啟動,再開始剪切下一片。當同一組尺寸的鐵心片切完后,PLC會自動給L4和L5增加一個遞增量并向操作人員報警提示。當所有尺寸全部切完后,系統(tǒng)停機。這樣就完成了制作一個鐵心所需的全部尺寸的鐵心片的剪切。手動運行與自動運行類似,不同之處在于,橫剪機每一次的下料和剪切等動作都需要通過手動按鈕來完成。在編程時發(fā)現(xiàn)自動運行和點動前進共用同一輸出Y000,出現(xiàn)了雙線圈問題,影響程序正常運行。后使用跳轉(zhuǎn)指令很好地解決了這一問題。由于制造精度和小輪磨損等原因,實際剪切長度與理論長度總是存在誤差。為了消除這一誤差,在程序中給理論長度值乘以一個修正系數(shù)e(0<e<2),將修正過的長度值作為與計數(shù)器進行比較的最終值。修正系數(shù)可通過觸摸屏修改,以便在使用中隨時校正。3.2離線模擬的前設檢驗使用某公司ADP6.0軟件設計畫面。通過調(diào)用軟件圖形庫中的元件并設定相關參數(shù)即可設計出需要的畫面。當單獨畫面不能滿足需要時,可以設計多個畫面來完成不同功能,并通過屏幕切換按鈕在各個畫面間切換。設計完成后,可利用軟件提供的模擬環(huán)境進行離線模擬,據(jù)此進行必要的修改。修改完成后就可通過數(shù)據(jù)線,將設計好的程序下載到觸摸屏中即可進行使用了。本程序共設計了四個畫面:啟動畫面、監(jiān)控畫面、參數(shù)設定畫面和已設定值畫面。啟動畫面主要控制開卷機開卷和收卷、開卷機脹胎的脹縮、上夾送輥的升降、伺服電機的點進和點退及復位等;監(jiān)控畫面設有數(shù)據(jù)顯示欄和指示燈,主要監(jiān)控機組的運行狀態(tài),還可以控制伺服電機自動運行和停止等動作;參數(shù)設定畫面用來設定初始長度、遞增量、每組重復次數(shù)、總次數(shù)、等待時間和修正系數(shù)等參數(shù);已設定值畫面只用來檢查參數(shù)設定畫面已設定的參數(shù)。圖5為監(jiān)控畫面,其為觸摸屏右邊的按鈕定