利用中達CNC數控系統強大的軸控功能和臺達伺服系統快速精準的運動響應，使繞線機的工作效率得到了很大的提高。
　　本文主要介紹了數控定子繞線機功能的需求，以及系統操作界面和I/O的規劃。
　　一、前言
　　

　　圖1 數控定子繞線機外觀

　　目前繞線機的市場可謂龐大，品種繁多，有平行繞線機、環型繞線機、定轉子繞線機、紡織繞線機等。本文主要介紹的是利用中達CNC數控系統和伺服產品構建出的設備：數控定子繞線機。他的最大特點是可以自動變換繞線方向，所繞的線圈整齊且圈數準確。操作簡便，節省人工，提高產量，產品品質好，其繞線、排線、停車、換槽，完全按程序自動執行。排線寬幅可調，圈數準確。生產速度快，并大量節省線材。下面概述如何利用中達的數控和臺達的伺服整合此方案。
　　
　　二、技術和精度要求
　　客戶原用PLC+伺服控制整臺設備，因其加工出來的產品的合格率較低，且一些功能無法實現，滿足不了市場上需求，故提出開發數控定子繞線機，并且需要控制系統和伺服滿足如下條件：
　　1．伺服運動軸
　　在機械上，需要三軸的控制坐標系。其中，排線X軸采用伺服電機直接驅動螺距為4mm的滾珠絲杠，在連接工作臺做直線運動；飛叉Y軸采用伺服電機驅動1：2的齒輪箱間接傳動，做360度的圓周運動；分度Z軸采用伺服電機驅動1：9的齒輪箱間接傳動，做360度的圓周運動。這3個軸要求能夠聯動。
　　此外，對于飛叉軸來說，由于在運動過程中，機械負載慣量會因為繞線的速度的不同而發生較大的變化，這就要求伺服系統具有優異的穩定性、相應性和對負載變化自適應能力。
　　2．精度要求
　　機械回零精度：排線軸0.005mm 飛叉軸+/-1度 分度軸+/-1度
　　定位精度：0.02mm +/-1度
　　要求控制系統和伺服系統能夠具有檢測反饋，來保證機械運動精度。
　　3．CNC控制系統
　　因定子繞線機不僅講究繞的匝數要準確，而且排線出來的密度要均勻，即最少需要兩軸之間做插補運算，實現聯動；畫面可以自由規劃；要給客戶方便傳輸加工程序，并且可以對NC程序編輯和存儲；控制系統要提供一個D/A口，實現恒張力控制功能。
　　另外，客戶希望數控系統再開放一個軸，以備后用。
　　
　　三、方案可行性分析
　　通過對機械設計和控制技術的要求分析，確定采用一臺中達電通通用的四軸H4-4上位機控制系統+3套臺達B系列交流伺服ASD-B做下位機控制的控制架構。
　　具體分析如下：
　　1．中達電通通用數控H4的主要特點：
　?。?）獨立的伺服接口，可以實現多軸聯動。
　?。?）電壓命令型（V-Comnand）伺服接口，最小解析精度0.001mm，可配合光柵尺或旋轉編碼器實現閉環、半閉環控制，能夠滿足精度要求。
　?。?）最大響應速度500KPPS編碼器反饋，能夠滿足快速定位的要求。
　?。?）控制器內存512K的存儲空間，可存儲1000個NC加工程序，配合標準的CNC鍵盤可以輕松的編寫加工程序。
　　（5）通過CNC簡易I/O控制命令和內制PLC開發，能夠靈活的實現輔助機能。
　?。?）內置可編程PLC，標準配置為24INPUT/16OUTPUT，最大可以在增加32INPUT/32OUTPUT。
　?。?）2組D/A輸出，2組A/D輸入，完全可以滿足實現恒張力的控制要求。
　　通過比較分析，完全可以滿足做為上位機的控制要求。
　　2．臺達交流伺服系統的主要特點：
　?。?）具有多種控制模式，可與上位控制器靈活配合，應用廣泛。
　?。?）具有位置P-CURVE和速度S-CURVE功能。
　?。?）強健式的控制模式，在負載慣量大范圍的變化時，系統仍然可以保持優異的性能。
　　（4）豐富的軟件功能，方便用戶調試。
　　通過比較分析，臺達交流伺服系統完全可以滿足做為下位機的控制要求。通過對機械結構、負載慣量、輸出扭矩的分析計算，故選用：ASDB 400W*1顆、ASDB 750W*2顆做為下位控制器。
　　
　　四、功能設計
　　1、系統架構
　　

　　圖2 系統架構

　　2、外觀和功能需求
　　繞線機具有尋原點、點動模式、單次模式、自動模式、編程模式、參數設定、測試輸出點功能等多項功能。
　?。?）系統操作界面規劃
　　操作界面主要分為以下幾個功能區塊：
　　開機畫面：
　　

　　圖3 開機畫面

　　系統在上電后，進入此畫面。此時為待機狀態，畫面的最下一排是功能顯示區。
　　
　　原點模式：
　　當畫面在原點模式下，分別按下X、Y、Z功能鍵，在按下啟動鍵
　　可以順次執行回原點；或者可以按下X&Y&Z功能鍵，在按下啟動鍵三軸同時回原點。
　　

　　圖4 原點模式畫面

　　手動模式：
　　到進入手動模式后，可以分別按下X、Y、Z三軸按鍵，在按下 可以實現前后移動或正反轉。速度值的大小可以設定。
　　

　　圖5 手動模式畫面

　　自動模式：
　　在自動模式下，當程式正在運行時，可以觀察到目前的各軸的行進情況，目前的加工程式號，參數組別號，當前加工至第幾極，以及完成一個工件所需時間。并且可以根據自己的需要，可以實現程式暫停、單步執行。
　　

　　圖6 自動模式畫面

　　報警畫面：
　　當出現報警故障出現時，系統會自動停止運行，并且畫面會進入到報警畫面，故障警號會反白顯示出來。只有當把故障排除后，才可以執行其他動作。
　　

　　圖7 報警畫面

　　設參數功能：
　　在此功能下，客戶會根據實際的工件需要設置相應的參數，并且保存于當前的參數組別下，共可以保存12個工件參數，有6頁畫面的參數可設?？蛻粢部梢愿鶕约旱男枰?，將參數讀出來。
　　

　　圖8 參數設定畫面

　?。?）重要功能的實現
　　急停：
　　當設備在使用時，出現任何問題時，按下急停，即可阻止危險動作的發生。松開急停后，系統會按規定的動作程序執行歸位。以下為動作流程圖。
　　

　　圖9 急停松開后動作流程圖

　　程序見主控制程式。
　　
　　讀、寫參數功能的實現：
　　客戶可根據實際工件規格要求設置相應的參數，并將參數儲存于控制器中，目前開放了12個工件參數，同時方便客戶直接讀參數。程序見主控制程式。
　　
　　極繞與層繞功能的實現：
　　不同的工件要求不同的繞制方式，目前有兩種：極繞和層繞。極繞根據每個極的總匝數，實現自動排線，自動分層，直至繞制完成。層繞要求每個層的匝數可設，根據總匝數分成好多層，一般線徑較粗的用此方式加工。程序見主控制程式。
　　
　　工件程式的編制：
　　由于每個工件的極數，繞制方式，以及每個汽缸的動作順序都有可能不一樣，所以要求可以用G代碼編寫出來，這樣從而可以節省不必要的環節，大量節約時間。工件程式的存儲個數可以達到900多個，完全可以滿足所有工件形式的加工。
　　

　　圖10 主程序控制流程圖

　　3、I/O點規劃及接線
　　

　　圖11 輸入信號表格

　　圖12 輸出信號表格

　　圖13 伺服及其他電器接線圖

　　4、主控制程式
　　o0000(JR1)
　　N01 G65 L01 P#160 A1
　　N05 G04 X2.2
　　G65 L50
　　G65 L82 P10 A#168 B1
　　G12 P13
　　G65 L80 P20
　　N10 G12 P14
　　N20 M104
　　G12 P15
　　M98 P700
　　G12 P8
　　G01 W#162 F#4
　　M98 P300
　　M210
　　G01 X#5 F8000
　　G12 P12
　　M98 P801
　　G04 X1.0
　　M98 P800
　　M209
　　G12 P8
　　G01 W#162 F#4
　　M98 P300
　　M210
　　G01 X#5 F8000
　　G12 P12
　　M98 P801
　　G04 X1.0
　　M98 P800
　　M209
　　G12 P8
　　G01 W#162 F#4
　　M98 P300
　　M210
　　G01 X#5 F8000
　　G12 P12
　　M98 P801
　　G04 X1.0
　　 •
　　 •
　　 •
　　M98 P800
　　M209
　　G12 P8
　　G01 W#162 F#4
　　M98 P300
　　M210
　　G01 X#5 F8000
　　G12 P12
　　M98 P801
　　M98 P301
　　M30
　　
　　o0001(CR1)
　　N01 G65 L01 P#160 A1
　　N05 G04 X3.0
　　G65 L50
　　G65 L82 P10 A#168 B1
　　G12 P13 B500
　　G65 L80 P20
　　N10 G12 P14 B500
　　N20 M104
　　G12 P15
　　
　　M98 P700
　　G12 P8
　　G01 W#162 F#4
　　M98 P300
　　G01 X#5 F5000
　　M98 P802
　　G04 X1.0
　　
　　M98 P800
　　M209
　　G12 P8
　　G01 W#162 F#4
　　M98 P300
　　G01 X#5 F5000
　　M98 P802
　　G04 X1.0
　　
　　M98 P800
　　M209
　　G12 P8
　　G01 W#162 F#4
　　M98 P300
　　G01 X#5 F5000
　　M98 P802
　　G04 X1.0
　　
　　M98 P800
　　M209
　　G12 P8
　　G01 W#162 F#4
　　M98 P300
　　G01 X#5 F5000
　　M98 P802
　　G04 X1.0
　　•
　　•
　　•
　　M98 P800
　　M209
　　G12 P8
　　G01 W#162 F#4
　　M98 P300
　　G01 X#5 F5000
　　M98 P802
　　G04 X1.0
　　M98 P301
　　M30
　　
　　o0888
　　G01 X0. F5000
　　M205
　　G12 P20
　　M212
　　G12 P99
　　M211
　　G12 P97
　　M210
　　G12 P12
　　M209
　　G12 P8
　　M208
　　G12 P10
　　M205
　　G12 P20
　　M206
　　G12 P22
　　G65 L50
　　G01 Z0. F10000
　　G04 X1.0
　　M204
　　G12 P16
　　M207
　　G12 P18
　　G01 Y0. F10000
　　M30
　　
　　o0900
　　G65 L03 P#22 A#21 B1
　　G65 L04 P#23 A#22 B300
　　G65 L02 P#24 A#23 B1001
　　G65 L02 P#25 A#24 B30
　　G65 L02 P#26 A#25 B40
　　G65 L07 P#1 A#900024 B20
　　G65 L07 P#300 A#900025 B36
　　G65 L07 P#505 A#900026 B150
　　M30
　　o0901
　　G65 L03 P#22 A#21 B1
　　G65 L04 P#23 A#22 B300
　　G65 L02 P#24 A#23 B1001
　　G65 L02 P#25 A#24 B30
　　G65 L02 P#26 A#25 B40
　　G65 L07 P#900024 A#1 B20
　　G65 L07 P#900025 A#300 B36
　　G65 L07 P#900026 A#505 B150
　　M30
　　
　　o0300
　　M107
　　G12 P17
　　M105
　　G12 P19
　　M106
　　M108
　　G12 P9
　　M109
　　G12 P7
　　M99
　　
　　o0301
　　M205
　　G12 P20
　　M206
　　G12 P22
　　G01 U-#7 F1500
　　M209
　　G12 P8
　　G01 Z0. F10000
　　M210
　　G12 P12
　　M111
　　G12 P96
　　M212
　　G12 P99
　　M211
　　G12 P97
　　G01 X0. F10000
　　M208
　　G12 P10
　　M204
　　G12 P16
　　M207
　　G12 P18
　　M99
　　
　　o0700
　　G65 L50
　　G65 L04 P#161 A#160 B5
　　G65 L02 P#161 A#161 B500
　　G65 L01 P#162 A#900161
　　G65 L02 P#161 A#161 B1
　　G65 L01 P#155 A#900161
　　G65 L02 P#161 A#161 B1
　　G65 L01 P#165 A#900161
　　G65 L02 P#161 A#161 B1
　　G65 L01 P#11155 A#900161
　　G65 L02 P#161 A#161 B1
　　G65 L01 P#166 A#900161
　　G65 L86 P200 A#165 B0
　　G65 L86 P200 A#155 B0
　　M99
　　
　　o0750
　　G01 U#130 V#121 F#165
　　G01 U-#130 V#121
　　M99
　　
　　o0800
　　M110
　　G12 P11
　　G01 U-#6 F5000
　　M209
　　G12 P8
　　G65 L50
　　G65 L04 P#161 A#160 B5
　　G65 L02 P#161 A#161 B500
　　G65 L01 P#162 A#900161
　　G65 L02 P#161 A#161 B1
　　G65 L01 P#155 A#900161
　　G65 L02 P#161 A#161 B1
　　G65 L01 P#165 A#900161
　　G65 L02 P#161 A#161 B1
　　G65 L01 P#11155 A#900161
　　G65 L02 P#161 A#161 B1
　　G65 L01 P#166 A#900161
　　G65 L86 P200 A#165 B0
　　G65 L86 P200 A#155 B0
　　M99
　　
　　o0801(JR)
　　G65 L50
　　G65 L05 P#120 A#2 B#3
　　G65 L04 P#121 A#120 B360000
　　G65 L04 P#122 A#155 B#3
　　G65 L05 P#123 A#122 B#2
　　G65 L05 P#124 A#123 B2
　　G65 L04 P#125 A#123 B#120
　　G65 L03 P#126 A#155 B#125
　　G65 L03 P#127 A#155 B2
　　G65 L04 P#128 A#127 B#3
　　G65 L04 P#129 A#127 B360000
　　G65 L04 P#130 A#3 B#120
　　G65 L04 P#131 A#126 B#3
　　G65 L04 P#132 A#126 B360000
　　G65 L03 P#140 A#123 B1
　　G65 L05 P#141 A#140 B2
　　N35 G65 L82 P40 A#123 B0
　　M210
　　G12 P12
　　G01 U-#128 V#129 F#165
　　G01 U#128 V720000
　　G01 X#5 Y0. F5000
　　G01 V#166 F10000
　　G65 L80 P80
　　N40 G65 L82 P50 A#124 B0
　　M210
　　G12 P12
　　G01 U-#130 V#121 F#165
　　G01 U#131 V#132
　　G01 X#5 Y0. F5000
　　G01 V#166 F10000
　　G65 L80 P80
　　N50 G65 L82 P60 A#123 B2
　　M210
　　G12 P12
　　G01 U-#130 V#121 F#165
　　G01 U#130 V#121
　　G01 U-#131 V#132
　　G01 X#5 Y0. F5000
　　G01 V#166 F10000
　　G65 L80 P80
　　N60 G65 L23 P#133 A#123 B2
　　G65 L81 P70 A#133 B0
　　M210
　　G12 P12
　　G01 U-#130 V#121 F#165
　　M98 P750 L#141
　　G01 U#131 V#132 F#165
　　G01 X#5 Y0. F5000
　　G01 V#166 F10000
　　G65 L80 P80
　　N70 M210
　　G12 P12
　　G01 U-#130 V#121 F#165
　　M98 P750 L#141
　　G01 U#130 V#121 F#165
　　G01 U-#131 V#132
　　G01 X#5 Y0. F5000
　　G01 V#166 F10000
　　N80 M112
　　G12 P98
　　G65 L02 P#160 A#160 B1
　　M99
　　
　　o0802(CR)
　　M210
　　G12 P12
　　G65 L50
　　G65 L81 P80 A#301 B0
　　G65 L04 P#400 A#301 B360000
　　G65 L03 P#401 A#2 B#300
　　G65 L03 P#402 A#401 B#302
　　G01 U-#300 F2500
　　G01 U-#402 V#400 F#165
　　G01 U-#302 F2500
　　G65 L81 P80 A#304 B0
　　G65 L04 P#403 A#304 B360000
　　G65 L03 P#404 A#2 B#303
　　G65 L03 P#405 A#404 B#305
　　G01 U#305 F2500
　　G01 U#405 V#403 F#165
　　G01 U#303 F2500
　　G65 L81 P80 A#307 B0
　　G65 L04 P#406 A#307 B360000
　　G65 L03 P#407 A#2 B#306
　　G65 L03 P#408 A#407 B#308
　　G01 U-#306 F2500
　　G01 U-#408 V#406 F#165
　　G01 U-#308 F2500
　　G65 L81 P80 A#310 B0
　　G65 L04 P#409 A#310 B360000
　　G65 L03 P#410 A#2 B#309
　　G65 L03 P#411 A#410 B#311
　　G01 U#311 F2500
　　G01 U#411 V#409 F#165
　　G01 U#309 F2500
　　G65 L81 P80 A#313 B0
　　G65 L04 P#412 A#313 B360000
　　G65 L03 P#413 A#2 B#312
　　G65 L03 P#414 A#413 B#314
　　G01 U-#312 F2500
　　G01 U-#414 V#412 F#165
　　G01 U-#314 F2500
　　G65 L81 P80 A#316 B0
　　G65 L04 P#415 A#316 B360000
　　G65 L03 P#416 A#2 B#315
　　G65 L03 P#417 A#416 B#317
　　G01 U#317 F2500
　　G01 U#417 V#415 F#165
　　G01 U#315 F2500
　　G65 L81 P80 A#319 B0
　　G65 L04 P#418 A#319 B360000
　　G65 L03 P#419 A#2 B#318
　　G65 L03 P#420 A#419 B#320
　　G01 U-#318 F2500
　　G01 U-#420 V#418 F#165
　　G01 U-#320 F2500
　　G65 L81 P80 A#322 B0
　　G65 L04 P#421 A#322 B360000
　　G65 L03 P#422 A#2 B#321
　　G65 L03 P#423 A#422 B#323
　　G01 U#323 F2500
　　G01 U#423 V#421 F#165
　　G01 U#321 F2500
　　G65 L81 P80 A#325 B0
　　G65 L04 P#424 A#325 B360000
　　G65 L03 P#425 A#2 B#324
　　G65 L03 P#426 A#425 B#326
　　G01 U-#324 F2500
　　G01 U-#426 V#424 F#165
　　G01 U-#326 F2500
　　G65 L81 P80 A#328 B0
　　G65 L04 P#427 A#328 B360000
　　G65 L03 P#428 A#2 B#327
　　G65 L03 P#429 A#428 B#329
　　G01 U#329 F2500
　　G01 U#429 V#427 F#165
　　G01 U#327 F2500
　　G65 L81 P80 A#331 B0
　　G65 L04 P#430 A#331 B360000
　　G65 L03 P#431 A#2 B#330
　　G65 L03 P#432 A#431 B#332
　　G01 U-#330 F2500
　　G01 U-#432 V#430 F#165
　　G01 U-#332 F2500
　　G65 L81 P80 A#334 B0
　　G65 L04 P#433 A#334 B360000
　　G65 L03 P#434 A#2 B#333
　　G65 L03 P#435 A#434 B#335
　　G01 U#335 F2500
　　G01 U#435 V#433 F#165
　　G01 U#333 F2500
　　N80 G01 X#5 Y0. F5000
　　G01 V#166 F10000
　　M112
　　G12 P98
　　G65 L02 P#160 A#160 B1
　　M99
　　五、結束語
　　

　　圖14 加工成品圖

　　該數控定子繞線機控制方案具有控制精度高，系統穩定性強，用戶操作靈活的特點，為利用中達CNC系統和臺達伺服在繞線機行業上的典型案例。
　　利用中達電通開放式、全功能通用數控系統，配合臺達伺服系統優異的性能，可以靈活地整合出專用的控制系統，提供更有價值的整合方案以滿足不同客戶與行業的特殊要求。