前言
　　目前绕线机的市场可谓庞大，品种繁多，有平行绕线机、环型绕线机、定转子绕线机、纺织绕线机等。本文主要介绍的是利用中达CNC数控系统和伺服产品构建出的设备：数控定子绕线机（见图１）。它的最大特点是可以自动变换绕线方向，所绕的线圈整齐且圈数准确。操作简便控制工程网版权所有，节省人工，提高产量www.cechina.cn，产品品质好控制工程网版权所有，其绕线、排线、停车、换槽，完全按程序自动执行。排线宽幅可调，圈数准确。生产速度快，并大量节省线材。下面概述如何利用中达的数控和台达的伺服整合此方案。

图1　数控定子绕线机外观

技术和精度要求
　　客户原用PLC+伺服控制整台设备，因其加工出来的产品的合格率较低，且一些功能无法实现，满足不了市场上需求，故提出开发数控定子绕线机，并且需要控制系统和伺服满足如下条件：
伺服运动轴
　　在机械上，需要三轴的控制坐标系。其中，排线X轴采用伺服电机直接驱动螺距为4mm的滚珠丝杠，在连接工作台做直线运动；飞叉Y轴采用伺服电机驱动1：2的齿轮箱间接传动，做360°的圆周运动；分度Z轴采用伺服电机驱动1：9的齿轮箱间接传动，做360°的圆周运动。这3个轴要求能够联动。
　　此外，对于飞叉轴来说，由于在运动过

程中，机械负载惯量会因为绕线的速度的不同而发生较大的变化，这就要求伺服系统具有优异的稳定性、相应性和对负载变化自适应能力。
精度要求
　　机械回零精度：排线轴0.005mm 飞叉轴+/-1°分度轴+/-1°
　　定位精度：0.02mm　+/-1°
　　要求控制系统和伺服系统能够具有检测反馈，来保证机械运动精度。
CNC控制系统
　　因定子绕线机不仅讲究绕的匝数要准确，而且排线出来的密度要均匀，即最少需要两轴之间做插补运算，实现联动；画面可以自由规划；要给客户方便传输加工程序，并且可以对NC程序编辑和存储；控制系统要提供一个D/A口，实现恒张力控制功能。
　　另外，客户希望数控系统再开放一个轴，以备后用。

方案可行性分析
　　通过对机械设计和控制技术的要求分析，确定采用一台中达电通通用的四轴H4-4上位机控制系统+3套台达B系列交流伺服ASD-B做下位机控制的控制架构（见图２）。

图2　系统架构
　　具体分析如下：
　　中达电通通用数控H4的主要特点：
　　独立的伺服接口，可以实现多轴联动。
　　电压命令型（V-Comnand）伺服接口，最小解析精度0.001mm，可配合光栅尺或旋转编码器实现闭环、半闭环控制，能够满足精度要求。
　　最大响应速度500KPPS编码器反馈，能够满足快速定位的要求。
　　控制器内存512K的存储空间，可存储1000个NC加工程序，配合标准的CNC键盘可以轻松的编写加工程序。
　　通过CNC简易I/O控制命令和内制PLC开发CONTROL ENGINEERING China版权所有，能够灵活的实现辅助机能。
　　内置可编程PLC，标准配置为24INPUT/16OUTPUT，最大可以在增加32INPUT/32OUTPUT。
　　2组D/A输出，2组A/D输入，完全可以满足实现恒张力的控制要求。
　　通过比较分析，完全可以满足做为上位机的控制要求。
　　台达交流伺服系统的主要特点：
　　具有多种控制模式，可与上位控制器灵活配合，应用广泛。
　　具有位置P-CURVE和速度S-CURVE功能。
　　强健式的控制模式，在负载惯量大范围的变化时，系统仍然可以保持优异的性能。
　　丰富的软件功能，方便用户调试。
　　通过比较分析，台达交流伺服系统完全可以满足做为下位机的控制要求。通过对机械结构、负载惯量、输出扭矩的分析计算，故选用：ASDB 400W*1颗、ASDB 750W*2颗做为下位控制器。
     
功能设计
系统架构
外观和功能需求
　　绕线机具有寻原点、点动模式、单次模式、自动模式、编程模式、参数设定、测试输出点功能等多项功能。
系统操作界面规划

图3　开机画面

　　操作界面主要分为以下几个功能区块：
开机画面
　　系统在上电后，进入图３所示画面。此时为待机状态，画面的最下一排是功能显示区。
原点模式
　　当画面在原点模式下(见图4)，分别按下X、Y、Z功能键CONTROL ENGINEERING China版权所有，在按下启动键可以顺次执行回原点；或者可以按下X&Y&Z功能键CONTROL ENGINEERING China版权所有，在按下启动键三轴同时回原点。

图4　原点模式画面
 手动模式
　　到进入手动模式后(见图5)，可以分别按下X、Y、Z三轴按键，在按下可以实现前后移动或正反转。速度值的大小可以设定。

图5　手动模式画面
自动模式
　　在自动模式下（见图6），当程式正在运行时，可以观察到目前的各轴的行进情况，目前的加工程式号，参数组别号，当前加工至第几极，以及完成一个工件所需时间。并且可以根据自己的需要，可以实现程式暂停、单步执行。

图6　自动模式画面
报警画面
　　当出现报警画面（见图7）时，系统会自动停止运行，并且画面会进入到报警画面，故障警号会反白显示出来。只有