电线电缆绕包机的设计

　　【摘 要】 绕包机在电线电缆行业应用的非常广泛，主要是在电缆上缠绕一层或者几层介质，来提高电缆的性能。如：笼绞机、框绞机、管绞机、成缆机、屏蔽机等设备上面都有用，主要缠绕材料有云母带、无纺布、铜带等。绕包机的稳定性，对电缆性能的影响和生产成本都有很大的影响。根据这些要求，我们自主研发了通用型的绕包机。
　　【关键词】 绕包 同步 稳定
　　1 绕包机的简介
　　绕包机的主要作用就是，在电缆生产时候，让包带紧密的缠绕在电缆上面。
　　下面我介绍一种绕包机的应用，这个是我们自制的铜带屏蔽机，将铜带缠绕在交联电缆的线芯表面，要保证铜带的节距稳定，而且可以根据要求，任意的改变铜带的节距。设备的结构图如图1所示。
　　牵引控制生产的速度，拉着电缆以设定的生产速度在走，绕包机跟踪牵引的速度，将铜带均匀的缠绕在电缆上。收线和放线都是单独的控制系统，这里不做说明。
　　原来老式的绕包机都是使用机械地轴传动，机械式传动可以保证同步性非常好，但是绕包节距不能随意改变，而且机械故障非常多。本方案是采用电气同步，与原来的相比，最大的优势就是设备的机械结构更简单，绕包的节距可调范围更大、调节更容易，设备故障率也降低了。
　　2 电气设计
　　这次我们采用了西门子PLC s7-200 CPU224XP，西门子精智触摸屏TP900，和安川变频器H1000作为主要的元件，设计了绕包机的电气控制系统。主要的结构如图2所示。
　　精智系列触摸屏TP900，是西门子公司的新产品，以后会取代旧屏，而且组态软件必须用博途，这个对我们来说都是新的东西，我经过一段时间的摸索，都熟悉了。与S7-200 PLC组合，采用PPI通信方式，应用于这些小型设备，可以说是很完美的组合，完全能够满足我们的工艺需要。
　　变频器我们选用安川H1000，重负载高性能变频器，采用矢量控制模式，使异步电动机的调速可获得和直流电动机相媲美的高精度 和快速响应性能。异步电动机的机械结构又比直流电动机简单、而且没有碳刷等结构，电机的维护也方便了。
　　在绕包带缠绕的过程中，需对包带施加一定的张力，我们选用了磁粉离合器控制。磁粉制动器张力控制系统是根据输出转矩与通过其电感线圈电流具有优良的线性关系，从而通过电流控制，达到恒定张力。还可以检测包带卷进的大小，自动调节张力。张力的稳定与否将直接影响线缆外径的均匀性，进而导致线缆其它相关性能的变化。因此，线缆绕包张力的控制对线缆的生产质量十分关键，为了保证包带紧密、平整地缠绕于线芯上，张力一定要恒定。
　　3 速度同步控制方式
　　绕包机通过编码器采集当前的生产速度，在触摸屏上面可以调节绕包转速与生产速度的比例，从而改变包带的节距，以达到工艺要求。在生产速度改变时候，编码器可以实时检测生产速度，保证绕包机的转速同步变化，从而保证节距的稳定性。。在电缆生产中，同步性好就意味着设备性能好、产品质量好。因此同步性在生产中占有重要地位。
　　断带检测，通过检测包带使用的速度，和生产速度的关系，可以判断断带与否。在带子断了以后，由于张力的作用，包带的使用速度立即减小，而生产速度是不变的，根据这个速度变化的关系，可以判断绕包断带，自动停止生产线。
　　4 遇到的难题
　　在调试过程中，变频电机在低频段的速度与频率不成比例，特别是在0到5Hz，大转矩启动时候，电机的转速和频率线性不好，包带的节距就不稳定，这个就需要我们反复的测量这个转速的特性，通过程序上加上一定的速度补偿，把这个速度校准。电机的转速从低频到高频，保证良好的线性关系，这样才能保证节距的稳定，保证产品的质量。
　　5 结语
　　通过这个绕包机的设计调试，我们成功的利用了电气同步性，替代以前的机械式传动结构，减少了维修的时间，降低了维修成本，而且这个绕包机的应用非常灵活，有自己的控制系统，占空间小，可以任意的加在需要的设备上，可以根据产品需要随意改变包带节距，在我们公司得到了广泛的应用。
　　参考文献：
　　[1]廖常初.西门子人机界面组态与应用技术[M].机械工业出版社.
　　[2]廖常初.S7-200PLC编程与应用（第二版）[M].机械工业出版社.