PLC放卷控制中卷径怎么计算？通俗易懂分享给大家，有编程

目的：在自动化控制的项目中，常常需要进行收放卷的控制，在拉料轴线速度是恒定的情况下，放卷的过程中，由于卷的半径在不断减小，为了保持线速度的恒定，需要进行对电机进行变速控制，而变速控制的核心是要求出卷的实时半径变化。放卷控制常与张力控制结合，在自动化控制项目中是难点。

本案例以国产信捷PLC为例子，循序渐进，通俗易懂，通过本例子，将学到以下内容：

1、卷径的求解方法；

2、电机放卷的变速控制方法；

3、C语言结构体的使用；

4、体会到结构体与宏定义的优缺点。

一、案例引入、总体思路

在机械设备中，常常会见到各种卷，比如

包装用的薄膜

锂电池卷绕的极片

卷径随着使用越来越小，如果电机转速不变，那么线速度就会越来越小，显然是不符合控制要求的。如果需要达到恒定线速度，就需要对电机进行变速控制，总体思路如下图。

如图上所示，输入参数有3个：

外半径R,内半径r，料的厚度h。

通过以上3个参数，可以求得几个输出参数，其中剩余卷径surplus_R是最为核心的参数。下面将进行详细解释，以帮助大家理解。

由输入的3个参数可以求得料的层数n：

n = ( R - r ) / h（核心公式）

其中R为外半径，r为内半径，h为料的厚度（常见的比如0.07mm，7个丝）。

在编程的时候，每转一圈层数减1，可知剩余层数surplus_layer：

surplus_layer = n - 1

知道了料的剩余层数surplus_layer ，可以求得剩余半径surplus_R：

surplus_R = surplus_layer * h + r（核心公式）

由微积分思想、卷的同心圆模型（不必纠结推导过程）可得以下公式

卷的总长度：

2πnr+πn^2*h(核心公式)

其中n为圈数。

下面具体看c语言编程写法。

一、求卷径的函数编程

为了容易理解公式，先看简单的编程方法。

1.1 直接宏定义的写法

然而，图片中程序使用宏定义需要关联多个寄存器，为了提高程序的复用性，减少后续使用的修改，我们可以考虑把这个求卷径的c语言写为结构体指针的形式，这样在调用的时候就只需要修改首地址了，不用改c语言里面的程序。如下图所示。

1.2 使用结构体的写法

二、计算实际发脉冲的频率

前面计算的输出半径R,可以作为计算脉冲频率函数FREFUNC的输入。

为了方便理解后面的内容，先理解一下角速度。

2.1 理解角速度

伺服/步进电机要转动，可以通过PLC发脉冲的方式进行控制。

其中有2个核心参数，一是脉冲个数，二是脉冲频率。

其中脉冲个数代表着电机转动的角度（移动的距离），脉冲频率代表着电机转动的速度。

举例理解：

众所周知，一圈有360度，为了满足精度和速度要求，可以把每圈脉冲数PPR(Pulse Per Revolution)设为3600，即电机转动1圈需要3600个脉冲，转动1度需要10个脉冲。

把频率设为3600，那么在1s内发3600个脉冲就意味着电机1s转1圈。

把频率设为36000，那么在1s内发36000个脉冲就意味着电机1s转10圈。

2.2 频率公式推导

如图，频率3600对应的电机角速度为1转/s，对应的线速度也就是其周长2πR。

假如外半径R为120mm，拉料轴的线速度要求是800mm/s，则可算出对应的频率为3820。

由此可知频率的计算公式为：

频率=（每圈脉冲数*要求的线速度）/（2πR）

c语言编程写法为：

三、验证正确性

为了验证以上代码、公式的正确性，可以看如下2张图片

设定电机目标拉料线速度为800ms/s，当电机转速为1转/s，外半径为127.3mm时，线速度为800mm/s，验证正确。

设定电机目标拉料线速度为3200ms/s，当电机转速为10转/s，外半径为50.9mm时，线速度为3200mm/s，验证正确。

四、梯形图编程

好了，希望上述的知识分析大家能看懂、理解。我是何同学JoseHe，一个自动化专业即将毕业的学生。关注我，分享更多自动化内容。

用西门子PLC输出的模拟量、伺服控制器控制伺服电机转速

利用西门子PLC输出的模拟量、伺服控制器完成了对伺服电机转速精准的控制。提高了系

统控制的可靠性和精确度。满足了工业现场的需要。

1.引言

伺服电机在自动控制系统中用作执行元件,它将接收到的控制信号转换为轴的角位移

或角速度输出。通常的控制方式有三种:

①通讯方式，利用RS232或RS485方式与.上位机进行通讯，实现控制;

②模拟量控制方式，利用模拟量的大小和极性来控制电机的转速和方向;

③差分信号控制方式，利用差分信号的频率来控制电机速度。

简单、方便的实现对伺服电机转速的精确控制是工业控制领域内的一个期望目标，本文主

要研究如何利用PLC输出的模拟量实现对伺服电机的速度较为精准的控制。

2.控制系统电路

控制装置选用西门子S7-200系列PLC CPU224XPCN,这种型号的PLC除了带有输入输出

点外。还有1个模拟量输入点和1个模拟量输出点，这一型号PLC所具有的模拟量模块，

能够满足控制伺服电机的需要。触摸屏选用西门子触摸屏,型号为TP177B。

具体控制方案如图1所示，触摸屏是人机对话接口，最初的指令信息要从这里输入。

输入的信息通过通讯端口传送到PLC。经运算后，PLC输出模拟量,并连接到伺服控制器的

模拟量输入端口。伺服控制器对接收到的模拟量进行内部运算,而后驱动伺服电机达到相

应的转速。伺服电机通过测速元件将转速信息反馈到伺服控制器,形成闭环系统,实现转

速稳定的效果。

图1控制方案

由表1可看出，输入值和实际转速相差甚远，而唯一的办法是通过运算将输入值转换成能

对应.上实际转速的整形数值。但是还要首先找到最高转速和最低转速对应的数值。通过实

验发现，对应关系如表2所示

PlC的模拟量输出和伺服电机转速输出都是线性的，可以根据表2的数据列出直线方程

组，计算出输入值和整形数值之间的关系。

2711= 500X a+b

30854= 600Xa+b

解得: a=5117; b=152 .

设实际转速为x,整形数值为y;那么关系方程为:

y-5117 Xx+152

通过PLC。实现则需启用到数字运算指令，具体如图2所示

图2数字运算指令实现对应关系

运算后,将数据直接传送到模拟量输出口就完成了转换工作(由于输出口不接受双字数据;

所以仅传字数据, VB2232即可)。如图3所示

图3模拟量输出口传送指令

这样.就基本.上完成了从对话框输入速度值，经过PLC运算后输出模拟量。伺服控制器接

收到模拟量驱动伺服电机，伺服电机的转速等于输入速度值的过程。通过经过实际检验，

测得输入值、整形数值、实际转速如表3。

本文提出了一种利用西门子200系列PLC所配备的模拟量输出模块,控制伺服电机的

方法，方法简单，易于实现，且能够满足转速精度为图3 RPM的工作要求。.

方案中的伺服电机，设计工作转速范围为500~6000RPM,精度要求为士3RPM。

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