PAGE2
基于PLC的变压器绕组绕制设备控制系统设计
摘要
在电力设备制造领域，变压器绕组绕制精度与效率直接影响变压器的电气性能和生产效益。传统绕制设备存在控制精度低、自动化程度不足等问题，难以满足现代高精度、智能化的生产需求。本文针对这一现状，开展基于可编程逻辑控制器（PLC）的变压器绕组绕制设备控制系统设计研究，旨在通过PLC的可靠性与灵活性提升设备的自动化控制水平。
首先，结合变压器绕组绕制工艺特点，分析系统对绕线速度、张力控制、匝数计数等核心功能的需求，设计了以PLC为核心的控制系统总体架构。该架构集成了传感器检测、执行机构驱动、人机交互界面及上位机监控模块，通过闭环控制策略实现对绕制过程的精准调控。硬件设计环节，依据性能指标选定PLC型号及配套I/O模块，完成张力传感器、伺服电机等关键器件的选型，并设计了包含电源保护、信号调理的电气控制电路，同时融入接地屏蔽、滤波等抗干扰措施以增强系统稳定性。软件设计采用模块化思想，开发了基于梯形图的PLC控制程序，实现手动/自动模式切换、故障诊断报警、数据实时存储等功能；基于MCGS的人机界面设计则优化了参数设置、状态监控及操作记录等交互体验，通过ModbusRTU通信协议实现PLC与上位机的数据实时交互。
为验证系统性能，利用MATLAB/Simulink搭建包含机械传动模型、传感器模型及控制算法的仿真平台，针对不同绕制工况进行速度与张力控制仿真。结果表明，该系统在额定负载下绕线速度波动小于±2%，张力控制误差稳定在±3%以内，匝数计数精度达到99.8%，显著优于传统控制系统。
研究成果为变压器绕组绕制设备的智能化改造提供了可行方案，所设计的控制系统兼具高精度、高可靠性和易扩展性，对提升电力设备制造的自动化水平具有实际应用价值。未来可进一步结合人工智能算法优化控制策略，探索设备故障预测与健康管理技术，推动行业向无人化制造方向发展。
关键词：PLC；MCGS；变压器；绕组
Abstract
Abstract
Inthefieldofpowerequipmentmanufacturing,thewindingaccuracyandefficiencyoftransformerwindingsdirectlyaffecttheelectricalperformanceandproductionefficiencyoftransformers.Traditionalwindingequipmenthasproblemssuchaslowcontrolaccuracyandinsufficientautomation,makingitdifficulttomeetthemodernhigh-precisionandintelligentproductionneeds.Thisarticlefocusesonthecurrentsituationandconductsresearchonthedesignofacontrolsystemfortransformerwindingequipmentbasedonprogrammablelogiccontroller(PLC),aimingtoimprovetheautomationcontrolleveloftheequipmentthroughthereliabilityandflexibilityofPLC.
Firstly,basedonthecharacteristicsoftransformerwindingprocess,thesystemsrequirementsforcorefunctionssuchaswindingspeed,tensioncontrol,andturncountingwereanalyzed,andacontrolsystemarchitecturewithPLCasthecorewasdesigned.Thisarchitectureintegratessensordetection,actuatordriving,human-computerinteractioninterface,anduppercomputermonitoringmodule,achievingprecisecontrolofthewindingprocessthrou