电容式套管卷绕机的S型切割控制技术

王 琳，党胜茂，邓鹤鸣

电容式套管卷绕机的S型切割控制技术

王 琳1，党胜茂2，邓鹤鸣2

（⒈西安铁路职业技术学院，西安,710085；⒉西北机器有限公司，西安，710119）

本文介绍了电容式套管卷绕电控系统中S型切割控制技术。采用日本三菱公司的FX3U系列可编程控制器(PLC)控制步进电机实现S型切割控制。

电容式套管；S型切刀控制；FX3U；闭环控制

0 引言

在电力行业高压输电变压器用的电容式套管制造中，使用浸纸电容式套管的制作分为油浸纸电容式套管（通称为湿式套管）、环氧树脂浸纸电容式套管（通称为干式套管）两种类型。对环氧树脂浸纸电容式套管的制造中，采用的方法通常是把皱纹纸裁成条状（皱纹成横向）收于纸芯中成盘状，使条状纸处于张力恒定的状态下，以螺旋状缠绕在电容芯子轴上，并按工艺要求铺屏、打孔及往复缠绕条状纸而成。其采用的绕制设备也相对简易，绕制过程操作繁琐，劳动强度大，效率低，绕制的套管质量不易保证。因此新工艺采用宽幅的皱纹纸或者将多张皱纹纸拼接成一张进行整体卷绕，但由于皱纹纸的制造工艺的问题，其幅宽受到限制，目前最大幅宽为1.5米，如果要卷绕1.5米以上的套管，必须采用多张皱纹纸拼接的方式进行。

1 系统原理

皱纹纸料卷分别装入放卷轴1、轴2、轴3，轴1和轴2置于下端，轴3在上端，各料卷按位置分位放置。三张皱纹纸料卷轴分别从放卷部分被动放出，分别进入对应的张力检测部分，经过张力检测后，三张皱纹纸进入切重叠料部分时汇集于同一棍，再经过两把“S”型切刀实现纸料重叠部的切割，在进入卷绕部分前对轴1、轴2皱纹纸由边料切刀对纸卷边料进行切割，简单穿过卷绕部分后通过热辊到达卷绕芯轴上。系统简图如图1所示。

1.1 电控系统及配置

由图1可知，该系统主要的控制对象为S型切割控制（步进电机）。为此本系统采用PLC(可编程控制器)作为主控单元，触摸屏作为人机界面，用于设定和显示各种参数。系统要求PLC具有多路高速脉冲输出口、高速计数口以及I/O点的数量，通过综合比较，PLC选用了日本三菱公司的FX3U-48MT/ES-A控制步进电机来实现S型切割控制。

图1 系统简图（Figure 1 system schematic）

图2 为PLC电路图，图中A8为PLC、A9为触摸屏；A10为旋转编码器用于卷绕速度的采样；Y0、Y4分别用于控制S型切刀1步进电机的频率和方向，Y1、Y5分别输出频率和方向用于控制S型切刀2的步进电机。

图2 PLC控制电路图（Figure 2 PLC control circuit diagram）

图3 为控制部分电路图，图中M3、M4为S型切割电机，选用成都步进公司的DM5676E步进电机；在该系统中M3、M4的控制，均通过PLC控制各自的驱动器A4、A5进行运行。

1.2 S型切割控制单元的软件系统

由于三卷皱纹纸卷的拼接，在接缝处，必然出现叠加现象，采用S型切割方法，一方面可使接缝处平整不叠加不离缝，同时也为了使三张皱纹纸卷绕后，拼接处互压成为一体，使纸卷在轴向有连接力，互不脱离。切割刀在皱纹纸向前运动时，带动切割刀转动，切割刀在气动的作用下，刀刃下压叠加的双层皱纹纸与导向支撑辊靠紧，使切割刀切开边纸，同时，丝杠转动带动切割刀体沿导向辊支撑轴向往复移动（与皱纹纸的运动方向垂直），从而达到S型的切割轨迹。

图3 控制部分电路图（Fig. 3 control circuit）

图4 切割电机部分PLC梯形图Fig. 4 the cutting motor part of PLC ladder diagram

其中：切割周期设定范围为500mm～3000mm；

切割振幅设定范围为0mm～80mm；

切割电机部分PLC梯形图如图4所示。在指令上采用了不带加减速的脉冲输出指令DPLSY,该指令最大的优点是在指令执行过程中可更改运行频率。该指令的格式是[DPLSY S1 S2 D],其中S1为实际工作频率，S2为需要输出脉冲数，D为脉冲输出口地址号。其中D204为S型切割的振幅设定单元，D210为S型切割的周期设定单元，D82为卷绕采样速度（圈/秒），D512为切割电机运行频率，M14为切割电机启动标志，M210、M211为切割电机运动方向标志。

2 结论

该系统采用PLC控制，充分发挥了三菱FX3U系统三路高速输出和多路高速计数的性能，使设备整体结构紧凑，操作简单，运行可靠性高。

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王琳，男，1961年生，陕西西安人，大学本科，讲师，研究方向：电工电子。

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

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