收卷机控制系统设计探讨

磁粉制动器装于放卷机轴上，它在放卷机转动轴上产生的阻力矩大小，取决于加于其驱动系统上的制动电流的大小，制动电流越大，其产生的阻力矩就越大，放卷机就越不易转动，相应布匹上的张力也就增大了，反之亦然。这样，实现了放卷机放卷过程的张力自动控制。

2、收卷过程中收卷直径的微调控制的实现

收卷过程中，由于收卷材料有一定的厚度，故随着收卷圈数的增加，实际收卷长度会越来越大，致使外圈布匹周长大于内圈布匹，剪切铺平时就出现了明显的浪费，因此，为了避免这一现象，在收卷过程中，每收卷一定的圈数N（其大小随收卷材料的厚度而定）以后，要对收卷直径进行微调。

本控制系统中卷材厚度由LCD触摸屏输入，由公式：

[卷绕微调增量]=卷材厚度*微调频率*10

计算出微调增量，进而根据计算结果每隔一定的时间间隔进行一次微调。

本系统中收卷筒由二十四根平行的圆筒构成，其间由收缩杆控制圆筒的间距，进而控制了收卷时布匹的周长，收缩杆的角度不同，圆筒间距就不同，使用步进电机控制收缩杆的角度，就可以实现对收卷周长的控制了。

步进电机的功用是将输入的电脉冲信号变换为阶跃性的角位移，亦即给一个脉冲信号，电动机就转动一个角度，它输出的角位移与输入的脉冲数成正比。

本系统中，PLC根据LCD触摸屏的输入的卷材厚度计算出微调频度，同时也计算出微调量，由PLC的步进/伺服电机控制模块驱动步进电机驱动系统，带动步进电机按照预定的频度和大小运动，这样就可以精确地实现收卷过程中对收卷直径的微调。

3、系统状态、指示说明

本系统设有5个状态指示灯，分别表示停止、正在收卷、正在退卷、正在复原、正在校零5个状态。其标志位列表如下：

标志位M8.0M8.2M8.5M8.7M9.0实际意义停止正在收卷正在退卷正在复原正在校零

4、零位检测原理及功能

收卷系统长时间不用，或长时间未校零的情况下，有可能出现累积误差，导致收缩杆实际位置与目标直径相差较大，会直接影响到收卷精度，因此有必要安装零位检测模块以避免这一现象，在长时间没用机器或使用一段时间后进行零位检测。

这里所说的零位并不是指收卷半径为零的位置，而是由设计者（或操作人员）选定的一个参考位置，在该位置装有行程开关（或接近开关），每次零位校准时，收缩杆运动，当它达到所设定的零位时触动行程开关，PLC则可以记下此时的零位并在此基础上进行收卷控制，避免了由于累积误差导致的收卷直径精度不够。

零位校准以后，PLC就以此零位为基础进行收卷控制，由PLC发出步进电机脉冲信号，控制步进电机带动收缩杆运动，同时PLC可以通过位置累加知道精确的收卷半径。因此在零位校准以后的一段时间里，可以不进行零位检测，这一段时间的累积误差是可以控制在一个很小的范围内的。

5、收卷光电编码器功能说明

在收卷过程中，我们需要实时地知道当前的收卷圈数，以便进行提前减速及精确地结束收卷，因此需要使用光电编码器进行收卷圈数的测量。

收卷机每转动一周，光电编码器就会输出一定数量的脉冲信号。因此，我们只须要记录脉冲个数，就可以精确地了解到实际的收卷圈数了。

由于收卷机转动速度较快，光电编码器的脉冲输出速度也较快，因此对光电脉冲的记录不能使用PLC的一般计数器而必须使用指定的高速计数器来进行，本系统高速计数O（HSCO）作为计数装置，其输入端为IO.O，控制字节为SM37，当前值双字节为SM38~SM41，存储预置值的双字节为SM42~SM45这四个字节，SM42为最高字节。

HSCO的初始化程序段如下：

LD SM0.1

MOVB 16#FD,SMB37

HDEF 0,10

MOVD VD1808,SMD38

HSC 0

上述程序段中使用SM0.1来作为执行条件，SM0.1为初始化脉冲，仅在PLC由STOP转为RUN时SM0.1 ON一个扫描周期内执行，减少了扫描时间，且使程序更具结构化。

这里在SM37中装入FD，意味着：计数方向为加计数，允许计数，写入新的当前值，写入新的预置值。

以SM38为最高字节的双字为高速计数器HSCO的当前值存储双字，执行MOVD VD1808，SMD38后就将HSCO的当前值装入了。因为我们需要在收卷开始后立即开始计数，以便精确地记录下收卷机的收卷圈数，因此在初始化HSCO后，紧跟HSCO的执行指令HSCO。

6、变频器的功能说明

由于本系统中，对于转速控制的精度要求比较高，且要求的转速范围也较大，同时兼顾到经济性的因素，本控制系统采用5.5KW异步电动机配合变频器进行收卷调速。这样即可以达到控制精度的要求，又可以达到节能的目的。且能使本系统的使用寿命及可维护性都得到改善。

本系统中，变频器的输入信号，由PLC的模拟量输出模块输出，对收卷机的转速控制所使用的是开环控制，如果系统对转速控制的精度有更进一步地要求，可以通过收卷光电编码器进行转速测定，所得结果送入PLC后经PID运算来控制变频器的输入，这样就可以构成对收卷机转速的闭环控制，可以对控制精度有较大幅度的提高。

7、LCD触摸屏介绍

触摸屏是一个较好地作为人机界面的工具，它能通过图形形式，使操作状态、当前过程值以及连接的PLC的故障可视化，可以通过友好的人机界面来进行操作，可以通过使用相关的组态软件来自定义触摸面板的显示与操作，以达到与过程的最佳匹配，可以监控设备或系统。

另外，触摸屏通过菜单系统来控制与监控过程，这样，便能通过值的输入或通过触摸已组态的按扭来输入给定值或控制定位元素，能在全图形画面与半图形画面上显示过程、设备及系统。触摸屏除了能将过程变量（例如输出域、棒图、趋势或状态）显示外，还可使事件信息与报警信息可视化。

综上，由于触摸屏具有诸多优点，为了方便操作及提高界面质量，本系统采用LCD触摸屏作为人机界面，具体设计组态等由合作人完成，这里就不作详细说明。

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