系统工作原理该电缆对缠机的自动控制系统通过PLC分别对与主、被动鼓轮连接的电机用变频器进行控制，调节收、放电缆鼓轮的转速和拉力的大小，保证收、放电缆的安全性。本自动控制系统分为两种工作方式：（1）对缠机鼓轮1作主动收缆，鼓轮2作被动放缆；（2）对缠机鼓轮2作主动收缆，鼓轮1作被动放缆。
方式一的工作原理如所示，鼓轮1作主动收缆，鼓轮2作拉力放缆。变频器1通过旋转编码器的反馈能进行高速响应，实现高精度的速度控制，从而使主动鼓轮恒速运转。中旋转编码器发出的脉冲，送入PLC的高速计数器，再将其转换为相应的模拟量，由PLC的模拟输出1模块送入变频器1，作为实时的速度信号，它与给定的速度模拟信号作PID运算，实现速度的闭环控制。
变频器2是由拉力模拟信号控制放缆速度。如所示，压力传感器测得实时拉力信号，送入PLC，再由PLC的模拟输出2模块，将拉力信号送给变频器2，作为实时的拉力信号。它与给定的拉力模拟信号作闭环运算，实现拉力的闭环控制。SBT变频器可以实现零速伺服控制，在变频器停转时能使电机进行零速运转，对电机的起、停非常有效。
电动机2处在运转过程中，转速由张力信号控制，当张力信号大于设定值时，变频器增加输出频率，使电机转速增大。当张力信号小于设定值时，变频器2减小输出频率，使电机转速减小。如果张力为零，使得电缆松弛，则变频器使电机反转，使张力恢复设定值，再根据张力大小控制电动机2的转速。经过拉力闭环控制，最终实现了恒拉力放缆的要求。方式二的工作原理鼓轮2作主动收缆，鼓轮1作拉力放缆。工作原理与工作方式一基本相同，此处不再赘述。
硬件设计系统的S7200PLC主要由CPU214模块、EM232模块、EM231模块和TD200显示模块构成。
本系统共需要19个数字输入点，14个数字输出点，3个模拟输入点和2个模拟输出点。因而，采用CPU214和各种扩展模块，就可以满足本控制系统的要求。当电源接通，PLC开始工作时，I0.1I0.2接收旋转编码器的数字信号，I0.3I0.4接收故障信息，I0.5I0.6接收变频器信息，I1.0I1.3完成启动、工作方式选择和停止工作，Q0.0Q0.7给变频器输出信息和输出报警信息。
数字输出和模拟输出模块驱动变频器和步进驱动器实现主、被动鼓轮的正转、反转、加速和减速等指令，以及排缆轮的前进、换向功能。软件流程总图3软件设计本系统的软件设计语言采用PLC的专用编程语言梯形图。系统的程序主要由控制程序、计算程序、故障报警程序、TD200显示程序组成。流程图如所示。
计算程序主要完成缠缆长度的计算、缠缆速度的计算以及速度闭环控制、拉力闭环控制，它是整个程序的核心部分，存在于每种工作方式之中。当中断到来，程序开始执行中断程序。中断程序分为三个模块：缆长计算、速度计算及速度闭环控制、拉力闭环控制。当程序运行时，PLC的高速计数器开始记录旋转编码器的脉冲数，而旋转编码器的距离分辨率为，则缆长L=。同时采用定时中断来计算排缆长度，这些中断时间支持1ms的分辨率，即中断时间以1ms为增量，周期可以选取<（1255）ms>，选取中断时间为t，记录相邻两次中断时的缆长L1、L2。则收缆速度v=（L1-L2）/t.
拉力闭环流程图速度闭环控制和拉力闭环控制的原理基本相同，下面以拉力闭环控制来说明其程序流程。首先，将压力传感器测得的实际拉力值F1和给定的拉力值F做差值运算，再将得到的拉力差值乘以一个比例系数a；其次，将差值结果加权到实际拉力值上，得到Q；最后，将加权以后的拉力值转换为输出信号Q1送入变频器，控制变频器的输出增大或减小，从而控制步进电机施加的拉力增大或减小，并最终使实际拉力值达到设定值，实现恒拉力放缆。
系统评估在排缆之前，由于电缆处于松弛状态，需要通过手摇转动主动鼓轮，使电缆排布整齐并拉紧，然后启动排缆程序。
在收缆工作状态下，与主动鼓轮相连接的变频器采用给定闭环控制方式，动态响应速度的变化，可以实现设备的恒速转动。在实际调试中，当速度设定值为1.2m/s时，收缆的实际速度为1.3m/s，达到高精度的速度控制。
结束语本电缆对缠机已经在实际的工程项目中得到应用。实验证明，该自动控制系统实现了恒速度控制和恒拉力控制的有效统一结合，性能稳定，良好地满足了技术要求。本对缠机将PLC控制技术、变频器调速技术、步进驱动等技术溶于一身，有效结合并实现统一协调地工作。本设计具有良好的工程应用前景。
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