缠绕机驱动控制系统

 采用缠绕机卧式纤维缠绕机缠绕成型,缠绕成型方式分为纵向缠绕及环向缠绕,其中前者是壳体成型的主要方式,纵向缠绕过程中张力的高精度控制是决定复合材料壳体成型质量的重点及难点。

为提升复合材料壳体缠绕成型的质量及效率,本文针对卧式纤维缠绕机纵向缠绕张力高精度控制需求,通过分析闭环张力系统控制原理,提出了一种以伺服电机为执行元件的闭环张力控制系统,实现了纤维缠绕过程中纵向缠绕张力的高精度控制,提升了复合材料壳体成型精度。

  在缠绕机传统卧式数控车床基础上设计了一种新型数控布带缠绕机。根据缠绕工艺要求,研究数控布带缠绕机的机械结构;基于华中8型数控系统设计了缠绕机驱动控制系统;结合三菱PLC、触摸屏等开发了车间现场交互控制系统;构建了上位机采集监测系统,采用FTP协议实现了上位机与数控系统间G代码文件的上传下载;利用Modbus协议实现了PLC状态数据的实时采集。通过运行测试,验证了该系统加工效率高、扩展性能好,缠绕机具有较高工程应用价值。

  对缠绕机包装过程进行了分析和数学建模,对张力控制策略进行了设计,即通过放卷小车弹簧机构的拉伸收缩对快速变化的张力进行缓冲,缠绕机通过变速积分模糊PID控制对放卷伺服进行速度控制,配合转矩限幅对放卷张力进行自动化调整,从而实现对张力的稳定控制。最后进行了仿真,结果表明这种控制方法可以较好的实现张力稳定性控制,对穿心缠绕机后续研究提供理论基础。

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