引言
玻璃鋼管具有耐腐蝕、內(nèi)壁光滑、流體阻力小、對輸送介質(zhì)無二次污染保溫性能好和工程造價低等諸多優(yōu)點，使其成為傳統(tǒng)鋼管的最佳替代品，在輸油輸水 、 化工和熱電工程中得到廣泛應(yīng)用。據(jù)報導(dǎo)，2 0 0 1 年西歐玻璃鋼管的市場需求量達到6到7萬噸，且年增長率在1 0 %以上，世界上各大知名玻璃鋼管生產(chǎn)企業(yè)紛紛加強研發(fā)力量，極大促進了玻璃鋼管工業(yè)的發(fā)展。目前，世界各國生產(chǎn)玻璃鋼管的主要方法是纖維纏繞成型法。纏繞機是纖維纏繞成型的關(guān)鍵設(shè)備，工作時，浸漬膠粘劑的纖維紗片通過纏繞機小車上的絲嘴按設(shè)計的線型有規(guī)律地鋪敷在芯模表面上形成纏繞層，多層纏繞后形成端部帶有陰螺紋的纏繞構(gòu)件 。
本文研制的纏繞機為臥式，芯模水平放置。纏繞時，芯模繞其主軸勻速轉(zhuǎn)動，小車電機拖動小車沿芯模軸向往復(fù)運動，帶動繞絲嘴按一定纏繞角度完成纖維在芯模上的纏繞鋪放，達到制品的技術(shù)要求。
模塊化開放式數(shù)控系統(tǒng)已成為當今數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向，本文的纏繞控制系統(tǒng)采用嵌入式多任務(wù)運動控制器實現(xiàn)主軸和小車的同步運動控制和纏繞邏輯控制。討論了基于P C機和COMI-LX運動控制器的開放式纏繞機數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)玻璃鋼管纏繞機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)纏繞機由帶動玻璃鋼管芯模旋轉(zhuǎn)的主軸、對芯模排布玻璃纖維的小車和樹脂以及固化劑供給系統(tǒng)等設(shè)備組成。臥式纏繞機纏繞工作時，芯模繞其主軸勻速轉(zhuǎn)動，小車電機拖動小車在工作臺上沿縱向往復(fù)運動，帶動繞絲嘴按一定纏繞角度完成纖維層在芯模上的纏繞鋪放工作。小車電機在往復(fù)運行時要根據(jù)工藝要求不斷進行加減速，而且小車和主軸負載隨著纏繞膠量的變化而變化，易造成導(dǎo)絲頭和芯模的相對位置的變化，從而造成線型異變和紗片搭接不良。纏繞機系統(tǒng)為一個慣量變化很大的非線性時變位置同步隨動控制系統(tǒng)，因此，采用基于電子齒輪的位置跟蹤控制方式以確保紗片搭接良好。電子齒輪模式實際上是一個多軸聯(lián)動模式 ，其運動效果與兩個機械齒輪的嚙合運動類似。當前軸工作在電子齒輪模式下時，需設(shè)定電子齒輪傳動比，當前軸將按照這個速度比值，跟隨主動軸運動。主動軸的運動模式可以是任何一種運動模式。當前軸運動位移增量等于與之相聯(lián)系的主動軸的位移增量乘以電子齒輪傳動比。
該纏繞機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖 I 所示。上位機采用臺灣研華 1 P C 6 1 0 機箱和 P c A一6 1 7 9主板， 它與韓國COMIZOA公司的M COMI-LX 運動控制器通過 R S一 2 3 2 串口實現(xiàn)通訊， 形成一個功能強大的開放式運動控制系統(tǒng)。工業(yè) P C機負責(zé)人機界面管理、運動狀態(tài)顯示、遠程監(jiān)控和工藝文件存儲等功能，運動控制器負責(zé)實時運動控制和邏輯控制，該結(jié)構(gòu)支持軟件升級和功能擴展，具有上、下兩級的開放性。
纏繞機主軸電機是 7.5 k W 的三相交流伺服異步電動機， 用博瑋BWS伺服驅(qū)動器驅(qū)動。對于主軸電機的速度，本系統(tǒng)采用了抗負載變化能力較大的閉環(huán)控制方式。運動控制器軸 3 接口的模擬量輸出作為伺服驅(qū)動器速度控制輸入信號， 在運動控制器開環(huán)控制狀態(tài)下設(shè)置模擬量電壓輸出值實現(xiàn)變頻器速度控制。安裝于變速箱輸入軸上的一C WZ 1 X旋轉(zhuǎn)編碼器完成主軸轉(zhuǎn)角和速度的檢測。伺服驅(qū)動器采用帶 P G矢量控制方式， P G—X 2速度卡把編碼器采樣的信號一路作為伺服驅(qū)動器輸入實現(xiàn)速度閉環(huán)控制，一路作為速度和位置信號輸入到控制器的編碼器接口4 ，實現(xiàn)了由一個編碼器完成速度閉環(huán)控制和主軸轉(zhuǎn)角位置采樣的功能。小車采用博瑋BWS伺服電機完成精確定位，它沿玻璃鋼管軸向往復(fù)運動，按照纏繞規(guī)律以一定的響應(yīng)速度和精度跟蹤主軸運動。軸 0接口工作于伺服模式，完成小車伺服電機的閉環(huán)控制。主軸編碼器反饋接到 MC 2 0 6軸4接口，作為參考編碼器的輸入軸，為小車同步運動提供一個編碼器輸入。
引言
玻璃鋼管具有耐腐蝕、內(nèi)壁光滑、流體阻力小、對輸送介質(zhì)無二次污染保溫性能好和工程造價低等諸多優(yōu)點，使其成為傳統(tǒng)鋼管的最佳替代品，在輸油輸水 、 化工和熱電工程中得到廣泛應(yīng)用。據(jù)報導(dǎo)，2 0 0 1 年西歐玻璃鋼管的市場需求量達到6到7萬噸，且年增長率在1 0 %以上，世界上各大知名玻璃鋼管生產(chǎn)企業(yè)紛紛加強研發(fā)力量，極大促進了玻璃鋼管工業(yè)的發(fā)展。目前，世界各國生產(chǎn)玻璃鋼管的主要方法是纖維纏繞成型法。纏繞機是纖維纏繞成型的關(guān)鍵設(shè)備，工作時，浸漬膠粘劑的纖維紗片通過纏繞機小車上的絲嘴按設(shè)計的線型有規(guī)律地鋪敷在芯模表面上形成纏繞層，多層纏繞后形成端部帶有陰螺紋的纏繞構(gòu)件 。
本文研制的纏繞機為臥式，芯模水平放置。纏繞時，芯模繞其主軸勻速轉(zhuǎn)動，小車電機拖動小車沿芯模軸向往復(fù)運動，帶動繞絲嘴按一定纏繞角度完成纖維在芯模上的纏繞鋪放，達到制品的技術(shù)要求。
模塊化開放式數(shù)控系統(tǒng)已成為當今數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向，本文的纏繞控制系統(tǒng)采用嵌入式多任務(wù)運動控制器實現(xiàn)主軸和小車的同步運動控制和纏繞邏輯控制。討論了基于P C機和COMI-LX運動控制器的開放式纏繞機數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)玻璃鋼管纏繞機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)纏繞機由帶動玻璃鋼管芯模旋轉(zhuǎn)的主軸、對芯模排布玻璃纖維的小車和樹脂以及固化劑供給系統(tǒng)等設(shè)備組成。臥式纏繞機纏繞工作時，芯模繞其主軸勻速轉(zhuǎn)動，小車電機拖動小車在工作臺上沿縱向往復(fù)運動，帶動繞絲嘴按一定纏繞角度完成纖維層在芯模上的纏繞鋪放工作。小車電機在往復(fù)運行時要根據(jù)工藝要求不斷進行加減速，而且小車和主軸負載隨著纏繞膠量的變化而變化，易造成導(dǎo)絲頭和芯模的相對位置的變化，從而造成線型異變和紗片搭接不良。纏繞機系統(tǒng)為一個慣量變化很大的非線性時變位置同步隨動控制系統(tǒng)，因此，采用基于電子齒輪的位置跟蹤控制方式以確保紗片搭接良好。電子齒輪模式實際上是一個多軸聯(lián)動模式 ，其運動效果與兩個機械齒輪的嚙合運動類似。當前軸工作在電子齒輪模式下時，需設(shè)定電子齒輪傳動比，當前軸將按照這個速度比值，跟隨主動軸運動。主動軸的運動模式可以是任何一種運動模式。當前軸運動位移增量等于與之相聯(lián)系的主動軸的位移增量乘以電子齒輪傳動比。
該纏繞機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖 I 所示。上位機采用臺灣研華 1 P C 6 1 0 機箱和 P c A一6 1 7 9主板， 它與韓國COMIZOA公司的M COMI-LX 運動控制器通過 R S一 2 3 2 串口實現(xiàn)通訊， 形成一個功能強大的開放式運動控制系統(tǒng)。工業(yè) P C機負責(zé)人機界面管理、運動狀態(tài)顯示、遠程監(jiān)控和工藝文件存儲等功能，運動控制器負責(zé)實時運動控制和邏輯控制，該結(jié)構(gòu)支持軟件升級和功能擴展，具有上、下兩級的開放性。
纏繞機主軸電機是 7.5 k W 的三相交流伺服異步電動機， 用博瑋BWS伺服驅(qū)動器驅(qū)動。對于主軸電機的速度，本系統(tǒng)采用了抗負載變化能力較大的閉環(huán)控制方式。運動控制器軸 3 接口的模擬量輸出作為伺服驅(qū)動器速度控制輸入信號， 在運動控制器開環(huán)控制狀態(tài)下設(shè)置模擬量電壓輸出值實現(xiàn)變頻器速度控制。安裝于變速箱輸入軸上的一C WZ 1 X旋轉(zhuǎn)編碼器完成主軸轉(zhuǎn)角和速度的檢測。伺服驅(qū)動器采用帶 P G矢量控制方式， P G—X 2速度卡把編碼器采樣的信號一路作為伺服驅(qū)動器輸入實現(xiàn)速度閉環(huán)控制，一路作為速度和位置信號輸入到控制器的編碼器接口4 ，實現(xiàn)了由一個編碼器完成速度閉環(huán)控制和主軸轉(zhuǎn)角位置采樣的功能。小車采用博瑋BWS伺服電機完成精確定位，它沿玻璃鋼管軸向往復(fù)運動，按照纏繞規(guī)律以一定的響應(yīng)速度和精度跟蹤主軸運動。軸 0接口工作于伺服模式，完成小車伺服電機的閉環(huán)控制。主軸編碼器反饋接到 MC 2 0 6軸4接口，作為參考編碼器的輸入軸，為小車同步運動提供一個編碼器輸入。
（轉(zhuǎn)載）
