我们以细线径线圈作为加工对象，开展数控绕线机工艺技术的研究，实现自动绕线机控制系统开发。细线径线圈主要特点为线径较细，信号耦合性要求较高，因此线圈绕制质量要求较高，且根据厂商要求本绕线机可以实现绕线过程的专用指令编写控制。我们根据常用的控制系统设计方案，对线圈绕制要求进行分析，结合绕线机的机构部分设计，确定绕线机控制流程并实现控制系统框架设计。

1、细线径线圈绕线机控制系统设计方案

设计一个绕线机控制系统，主要是根据被控对象的工艺要求和确定的控制任务进行的，因此首先要对绕线机的工作过程进行深入研究、分析，熟悉其工艺过程，确定系统需要完成的任务，然后根据工艺和控制要求来进行控制系统的设计及其开发。  一般包括以下几步:

1)  对绕线机工艺过程和控制要求进行研究

2)  对绕线机控制系统整体构架进行设计

3)  对控制系统的硬件进行确定和选型

4)  对控制任务进行 I/O 分配

5)  完成控制系统硬件线路设计和连接

6)  进行控制系统软件编写，包括下位机 PLC 编写和上位机人机界面编写

2、细线径线圈绕线机设计要求

表 3.1 所示为细线径线圈绕制特征，其绕制线径为 0.02 mm~0.1 mm，线径较细，在绕制过程中容易出现绕制精度不高，易断线的现象；由于细线径线圈工作时要求较高的信号耦合性，本项目要求绕线平移精度要≤0.125 mm，且电磁线缠绕均匀、无塌陷；为提高绕线机的生产效率并实现高度柔性，设定绕线速度可在 0~10000 rpm 间进行调整。

表 3.1   细线径线圈绕制特征

通过上述绕线机各机械部分功能分析及绕线工艺分析，要求绕线机达到可以获得高质量线圈，完成连贯性绕线工作，实现在人机交互界面各参数的设置及修改绕线机，并实现绕线过程中突发故障的自动报警等功能，综合分析，绕线机控制系统关键技术如下。

1)  机电耦合多轴联动：我们绕线机要求可以实现主轴伺服电机和排线轴伺服电机的精密控制，以实现高精度排线。

2)  便捷美观的人机界面：我们绕线机人机界面要求可以通过按钮进行绕线控制、通过界面实现绕线参数的设置和修改、通过专用指令的编辑进行绕线运行程序的编程等功能。

3)  自动故障寻检技术：这是绕线机智能化的基本要求，生产过程中要有故障报警、故障自动停止运行等动作，对故障要有详细的解释。

4)  高精度闭环张力控制和断线保护技术：细线径线圈绕线机绕制线圈的线径大小为0.02mm~0.1mm，同时绕线速度达到 10000  rpm，因此要保证均衡的张力和连续工作不出现断线，就要求精度极高的张力控制和及时的断线保护。

5)  精密排线伺服控制：细线径线圈绕线机要求实现绕线轴绕组均匀，线匝排列紧密，无锥形、无塌陷和突起，漆包线能正确的缠头、缠尾和进出卡线槽。