黄晓华，曹 娟，王兴成

（1.南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京210094；2.大连海事大学信息科学技术学院，辽宁大连116026）

0 引 言

工业自动化设备存在着投资高、占地面积大、通用性差等缺陷，难以作为教学实验使用，因此开发教学型的自动化控制系统具有一定现实意义。本文以工业自动化纸张卷绕机为设计蓝本，根据教学实验多通信方式控制的设计要求，研制出了基于Profibus－DP总线、USS串行总线、模拟量3种通讯方式的教学型纸张恒张力卷绕控制系统。

1 系统结构描述

该系统以工业自动化纸张收复卷、传送机同步控制系统为设计蓝本，包含了放卷、传送、张力采集、收卷、PLC控制与上位机组态等模块。各模块之间协调运作，共同实现纸张卷绕过程中的恒张力控制。图1是系统的结构框图。放卷模块由牵引辊、减速机、电机、变频器组成，采用变频器控制的三相电机带动牵引辊，根据卷绕速度及张力反馈值调节牵引辊转速。传送模块由传送辊、浮动辊、纠偏辊组成，主要作用是使纸张平滑传送并对纸张进行纠偏。张力采集模块由张力传感器、测量辊组成，张力传感器安装在测量辊与机架型材之间，测量作用于测量辊上的纸张张力，并反馈给可编程控制器（PLC）以控制牵引辊速度。收卷模块由卷绕辊、减速机、电机、变频器组成，采用变频器控制的三相电机带动收卷辊，根据设定的卷绕线速度调节卷绕辊转速。PLC控制与上位机组态模块是恒张力卷绕控制系统的核心，它由PLC、模拟量输入模块、模拟量输出模块、高速计数器模块、触摸屏等组成，主要完成系统的通讯、逻辑运算、PID控制、人机信息交互等。……