西门子 S7-200 PLC 用于高速分切机双收卷张力控制系统的完整程序方案，这个方案需要兼顾张力控制的稳定性、收卷过程的锥度补偿以及双收卷切换的逻辑。
一、系统设计思路
高速分切机双收卷张力控制的核心需求：
二、完整程序（STL 语言，适配 S7-200 SMART）
stl
// ===================== 变量定义（符号表）===================== // V区变量分配 // VB0: 系统运行状态 0-停止 1-运行 // VB1: 收卷选择 0-A卷 1-B卷 // VW2: 张力设定值（0-1000，对应0-100%张力） // VW4: A卷实际张力（来自张力传感器4-20mA，AIW0转换） // VW6: B卷实际张力（AIW2转换） // VW8: A卷变频器给定值（0-32000，对应0-50Hz） // VW10: B卷变频器给定值 // VW12: A卷当前直径（mm） // VW14: B卷当前直径 // VW16: 锥度补偿系数（0-100） // VW18: 张力PID参数-P // VW20: 张力PID参数-I // VW22: 张力PID参数-D // ===================== 主程序 OB1 ===================== NETWORK 1 // 系统初始化 LD SM0.1 // 首次扫描 MOVW +500, VW2 // 初始张力设定50% MOVW +100, VW18 // PID参数初始化 MOVW +50, VW20 MOVW +10, VW22 MOVW +0, VW8 // 变频器初始给定0 MOVW +0, VW10 MOVB +0, VB0 // 初始停止状态 MOVB +0, VB1 // 初始选择A卷 NETWORK 2 // 运行/停止控制 LD I0.0 // 启动按钮（常开） O M0.0 // 运行自锁 AN I0.1 // 急停按钮（常闭） AN M0.5 // 张力超限报警 = M0.0 // 运行标志 MOVB M0.0, VB0 // 写入运行状态 NETWORK 3 // 收卷选择切换 LD I0.2 // A卷选择 AN I0.3 // B卷选择 = M0.1 MOVB +0, VB1 LD I0.3 // B卷选择 AN I0.2 // A卷选择 = M0.2 MOVB +1, VB1 NETWORK 4 // 张力传感器数据采集（4-20mA转换为0-1000） // AIW0: A卷张力传感器输入 LD SM0.0 ITD AIW0, AC0 DTR AC0, AC0 /R 32000.0, AC0 // 归一化到0-1 *R 1000.0, AC0 // 转换为0-1000 ROUND AC0, AC0 DTI AC0, AC0 MOVW AC0, VW4 // 存储A卷实际张力 // AIW2: B卷张力传感器输入 ITD AIW2, AC1 DTR AC1, AC1 /R 32000.0, AC1 *R 1000.0, AC1 ROUND AC1, AC1 DTI AC1, AC1 MOVW AC1, VW6 // 存储B卷实际张力 NETWORK 5 // 收卷直径计算（通过编码器或线速度/转速推导） // I0.4: A卷编码器脉冲输入 LD SM0.0 HSC 0 // 高速计数器0采集A卷编码器脉冲 MOVD HC0, AC2 /R 1000.0, AC2 // 脉冲数转直径（需根据实际机械参数校准） ROUND AC2, AC2 DTI AC2, AC2 MOVW AC2, VW12 // 存储A卷直径 // I0.5: B卷编码器脉冲输入 HSC 1 // 高速计数器1采集B卷编码器脉冲 MOVD HC1, AC3 /R 1000.0, AC3 ROUND AC3, AC3 DTI AC3, AC3 MOVW AC3, VW14 // 存储B卷直径 NETWORK 6 // 锥度补偿计算 // 锥度补偿公式：补偿后张力 = 设定张力 × (1 - 直径/最大直径 × 补偿系数/100) LD SM0.0 // A卷补偿 LDB= VB1, 0 JMP 0 LDB= VB1, 1 JMP 1 LBL 0 // A卷补偿计算 MOVW VW2, AC4 ITD VW12, AC5 DTR AC5, AC5 /R 1000.0, AC5 // 最大直径按1000mm算（需根据实际调整） *R VW16, AC5 /R 100.0, AC5 SUBR 1.0, AC5 *R AC4, AC5 ROUND AC5, AC5 DTI AC5, AC5 MOVW AC5, VW24 // A卷补偿后张力设定 JMP 2 LBL 1 // B卷补偿计算 MOVW VW2, AC4 ITD VW14, AC5 DTR AC5, AC5 /R 1000.0, AC5 *R VW16, AC5 /R 100.0, AC5 SUBR 1.0, AC5 *R AC4, AC5 ROUND AC5, AC5 DTI AC5, AC5 MOVW AC5, VW26 // B卷补偿后张力设定 LBL 2 NETWORK 7 // 张力PID控制（调用PID向导生成的PID功能块） LD SM0.0 LDB= VB1, 0 // A卷控制 CALL 0, 1 // 调用PID0功能块 // PID0参数：SP=VW24, PV=VW4, OUT=VW8, MAN=0, AUT=1 LDB= VB1, 1 // B卷控制 CALL 1, 1 // 调用PID1功能块 // PID1参数：SP=VW26, PV=VW6, OUT=VW10, MAN=0, AUT=1 NETWORK 8 // 变频器给定输出（0-32000对应0-50Hz） LD SM0.0 LDB= VB1, 0 // A卷输出 MOVW VW8, AQW0 // AO0输出到A卷变频器 MOVW +0, AQW2 // B卷变频器给定0 LDB= VB1, 1 // B卷输出 MOVW VW10, AQW2 // AO2输出到B卷变频器 MOVW +0, AQW0 // A卷变频器给定0 NETWORK 9 // 张力超限保护 LD SM0.0 // A卷张力超限（±20%） LDB= VB1, 0 LDW>= VW4, VW24*1.2 OW<= VW4, VW24*0.8 = M0.3 // B卷张力超限 LDB= VB1, 1 LDW>= VW6, VW26*1.2 OW<= VW6, VW26*0.8 = M0.4 // 超限报警 LD M0.3 O M0.4 = M0.5 // 张力超限标志 = Q0.0 // 报警输出 NETWORK 10 // 急停与故障复位 LD I0.6 // 故障复位 = M0.6 R M0.5, 1 // 复位张力超限标志
三、程序关键说明
四、配套硬件建议
| 设备类型 | 型号 / 规格 | 用途 |
|---|---|---|
| PLC | 西门子 S7-200 SMART ST40 | 核心控制 |
| 张力传感器 | 悬臂式张力传感器（4-20mA） | 采集实际张力值 |
| 变频器 | 西门子 MM440/6SE6440 | 驱动收卷电机 |
| 编码器 | 增量式编码器（1024 线） | 采集收卷辊转速 / 直径 |
| 触摸屏 | 西门子 Smart Line | 设定张力、补偿系数等 |
总结
如果需要适配传统 S7-200（非 SMART），只需调整高速计数器和模拟量处理的部分指令，核心控制逻辑保持不变。
