袁青英

摘 要： 本文阐述了基于西门子S7200系列PLC实现恒张力控制的方案，详细描述了对收放卷磁滞张力器控制的方法，给出了张力计算公式及PLC控制程序。

关键词： S7-200PLC；磁滞张力器；张力控制

一、引言

在线缆行业，绞线工艺对收放卷张力要求较高，特别是数据传输电缆更是有严格的要求，否则影响节距的稳定性，从而无法保证数据传输的性能，目前我国笼式星形绞线机放卷较多采用带绳类摩擦式阻尼作为张力源，由于放线盘放线力臂不一样，无法保证空盘和满盘放线张力一致性。

在绞制高端线缆时，只有保证收放卷张力的恒定，才能保证其绞线节距的稳定性，客户急需一种可在线调节放卷张力大小的笼式星形绞线机，并能保证收放卷空盘和满盘张力一致的控制系统。

二、控制系统

（1）控制系统组成

本控制系统由：磁滞张力器（MHB-303B），接近开关（PM12-04N），直流电源（NES-05-24），张力控制板（SCR-24V），西门子PLC（CPU-226）配模拟量输出扩展模块（EM232）和触摸屏（TPC1061Ti）等组成；

（2）放卷硬件示意图

（3）3（3）主要控制件技术参数

三、控制流程设计

（1）控制流程说明

在放卷过程中，是由滿盘到空盘的一个过程，力臂是由大到小的一個过程，要想保证恒定的放线张力，可使放卷的力矩是由大到小变化，相应来递减磁滞张力器的控制电压，在放卷过程中设置了一个计数点计算放卷的圈数；

在收卷过程中，是由空盘到滿盘的一个过程，力臂是由小到大的一个过程，要想保证恒定的收线张力，可使收卷的力矩是由小到大变化，相应来递增磁滞张力器的控制电压，在收卷过程中设置了一个计数点计算放卷的圈数.

用户在触摸屏上设定满盘张力电压和空盘张力电压，以及当前收放卷直径，PLC根据计数的圈数，对控制器直流电压递减或递增，张力器的扭矩也会逐渐减小或增大，计算公式如下：

当放卷半径（r）减小或增大，相应张力器力矩（T）也减少或增大，从而保持放卷张力（F）不变

放卷：

收卷：

输出电压（VD1044）根据实时盘径（VD1004），按满盘设定电压（VD1012）和空盘设定电压（VD1016）差与线盘直径标定值（VD1028）比例关系变化。

（2）PLC选型与触摸屏地址表

选用西门子S7-200CN系列PLC，CPU-226模块为CPU226CN，

配模拟量输出扩展模块（EM232），与触摸屏（TPC1061Ti）用RS-485串口通讯

（3）PLC程序设计及触摸屏画面

四、结束语

本放卷自动张力控制系统，采用PLC演算的方式，结合触摸屏人机交互式操作，解决了线缆绞制工艺上收放卷张力恒定的问题，为客户解决了实际生产过程的问题，也为公司争取了更多的订单。

由于只是采用计算的方式间接控制张力，与实际张力要求还有一定的差距，下一步考虑张力检测反馈控制的方式，但由于在旋转体内，需解决离心力对张力检测器的干扰.■

参考文献

[1] 西门子（中国）有限公司自动化与驱动集团.<<深入浅出西门子S7200PLC>> 北京航空航天大学出版社2003-12.

[2] 西门子（中国）有限公司. <>. 2010-08.

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