PLC技術(shù)在收放卷自動(dòng)張力控制上的應(yīng)用

袁青英

摘 要： 本文闡述了基于西門(mén)子S7200系列PLC實(shí)現(xiàn)恒張力控制的方案，詳細(xì)描述了對(duì)收放卷磁滯張力器控制的方法，給出了張力計(jì)算公式及PLC控制程序。

關(guān)鍵詞： S7-200PLC；磁滯張力器；張力控制

一、引言

在線(xiàn)纜行業(yè)，絞線(xiàn)工藝對(duì)收放卷張力要求較高，特別是數(shù)據(jù)傳輸電纜更是有嚴(yán)格的要求，否則影響節(jié)距的穩(wěn)定性，從而無(wú)法保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅?，目前我?guó)籠式星形絞線(xiàn)機(jī)放卷較多采用帶繩類(lèi)摩擦式阻尼作為張力源，由于放線(xiàn)盤(pán)放線(xiàn)力臂不一樣，無(wú)法保證空盤(pán)和滿(mǎn)盤(pán)放線(xiàn)張力一致性。

在絞制高端線(xiàn)纜時(shí)，只有保證收放卷張力的恒定，才能保證其絞線(xiàn)節(jié)距的穩(wěn)定性，客戶(hù)急需一種可在線(xiàn)調(diào)節(jié)放卷張力大小的籠式星形絞線(xiàn)機(jī)，并能保證收放卷空盤(pán)和滿(mǎn)盤(pán)張力一致的控制系統(tǒng)。

二、控制系統(tǒng)

（1）控制系統(tǒng)組成

本控制系統(tǒng)由：磁滯張力器（MHB-303B），接近開(kāi)關(guān)（PM12-04N），直流電源（NES-05-24），張力控制板（SCR-24V），西門(mén)子PLC（CPU-226）配模擬量輸出擴(kuò)展模塊（EM232）和觸摸屏（TPC1061Ti）等組成；

（2）放卷硬件示意圖

（3）3（3）主要控制件技術(shù)參數(shù)

三、控制流程設(shè)計(jì)

（1）控制流程說(shuō)明

在放卷過(guò)程中，是由滿(mǎn)盤(pán)到空盤(pán)的一個(gè)過(guò)程，力臂是由大到小的一個(gè)過(guò)程，要想保證恒定的放線(xiàn)張力，可使放卷的力矩是由大到小變化，相應(yīng)來(lái)遞減磁滯張力器的控制電壓，在放卷過(guò)程中設(shè)置了一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)計(jì)算放卷的圈數(shù)；

在收卷過(guò)程中，是由空盤(pán)到滿(mǎn)盤(pán)的一個(gè)過(guò)程，力臂是由小到大的一個(gè)過(guò)程，要想保證恒定的收線(xiàn)張力，可使收卷的力矩是由小到大變化，相應(yīng)來(lái)遞增磁滯張力器的控制電壓，在收卷過(guò)程中設(shè)置了一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)計(jì)算放卷的圈數(shù).

用戶(hù)在觸摸屏上設(shè)定滿(mǎn)盤(pán)張力電壓和空盤(pán)張力電壓，以及當(dāng)前收放卷直徑，PLC根據(jù)計(jì)數(shù)的圈數(shù)，對(duì)控制器直流電壓遞減或遞增，張力器的扭矩也會(huì)逐漸減小或增大，計(jì)算公式如下：

當(dāng)放卷半徑（r）減小或增大，相應(yīng)張力器力矩（T）也減少或增大，從而保持放卷張力（F）不變

放卷：

收卷：

輸出電壓（VD1044）根據(jù)實(shí)時(shí)盤(pán)徑（VD1004），按滿(mǎn)盤(pán)設(shè)定電壓（VD1012）和空盤(pán)設(shè)定電壓（VD1016）差與線(xiàn)盤(pán)直徑標(biāo)定值（VD1028）比例關(guān)系變化。

（2）PLC選型與觸摸屏地址表

選用西門(mén)子S7-200CN系列PLC，CPU-226模塊為CPU226CN，

配模擬量輸出擴(kuò)展模塊（EM232），與觸摸屏（TPC1061Ti）用RS-485串口通訊

（3）PLC程序設(shè)計(jì)及觸摸屏畫(huà)面

四、結(jié)束語(yǔ)

本放卷自動(dòng)張力控制系統(tǒng)，采用PLC演算的方式，結(jié)合觸摸屏人機(jī)交互式操作，解決了線(xiàn)纜絞制工藝上收放卷張力恒定的問(wèn)題，為客戶(hù)解決了實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程的問(wèn)題，也為公司爭(zhēng)取了更多的訂單。

由于只是采用計(jì)算的方式間接控制張力，與實(shí)際張力要求還有一定的差距，下一步考慮張力檢測(cè)反饋控制的方式，但由于在旋轉(zhuǎn)體內(nèi)，需解決離心力對(duì)張力檢測(cè)器的干擾.■

參考文獻(xiàn)

[1] 西門(mén)子（中國(guó)）有限公司自動(dòng)化與驅(qū)動(dòng)集團(tuán).<<深入淺出西門(mén)子S7200PLC>> 北京航空航天大學(xué)出版社2003-12.

[2] 西門(mén)子（中國(guó)）有限公司. <>. 2010-08.

[3] Siemens AG. <>. 2008-08.