1. 研究目的与意义（文献综述）

卷绕系统是一种常见的控制系统，在造纸、防止，冶金等行业，经常将最终制成品做成卷绕形式以便提高卷装容量，如纸卷，。卷，带卷等等，卷绕过程中若卷材张力控制不均匀，将会出现断裂、起皱、松边等现象，所以需要对卷材的张力进行控制，以保持卷材的张力或是线速度恒定。

卷绕系统的控制系统是一种时变非线性、强耦合多干扰系统,广泛应用于各种滚筒及卷壳组成的加工生产线上,如:电线加塑生产、造纸、轧钢，薄膜，染整，纺织等设备上,是一种实现恒张力或者恒线速度的自动控制系统，其作用主要是实现辊间的同步，收卷和放卷的均匀控制。

早期的卷绕系统控制大多数借助于模拟电子设备来实现，一般控制精度低，稳定性差，效果欠佳，现代电力电子技术和集成电子技术的发展，用简化的数字电路和控制芯片取代了原来模拟电路，使得卷绕控制系统向着多功能数字化高精度的方向迈进。

2. 研究的基本内容与方案

本文针对当下卷绕系统的张力与线速度控制，设计出一种基于可编程逻辑控制器的卷绕系统的张力和线速度控制系统。
在卷绕系统的运行过程中，有时要求卷材的线速度恒定，即速度模式，有时要求卷材的张力恒定，即转矩模式。针对卷绕系统运行的两种模式，本文设计出具有可选模式的卷绕控制系统系统。利用可编程逻辑控制器与矢量变频器来控制电机的运行，利用张力传感器来实时监测卷材的张力状况，，并将结果实时反馈会上位机，在上位机显示的同时，将结果传送给PLC，利用PLC的PID控制功能，根据用户所选择的模式对矢量变频器输出特定指令，从而实现一个闭环PID控制的卷绕张力控制系统。

反馈环节，由于PLC自带的模数转换精度要求不高，比较了单片机控制与PLC控制的各自优点，本文选择精度更高的STM32单片机反馈采样，张力传感器可以选择电位器模拟量输出或是编码器数质量输出，鉴于工业环境的不稳定、多干扰的特点，模拟量传输的不稳定性，故本文选用编码器进行数字信号采样。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，了解研究所需理论知识，对系统要求进行分析，确定方案，完成外文文献翻译和开题报告。

第4－6周：掌握s7-200内部结构、工作原理、开发方法。

第7－8周：掌握step7软件的开发环境、编译、下载程序的方法。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 李迪.卷绕系统中的张力研究[D]．西安：西安科技大学，2007．
[2] 刘东升，王守芳.基于PLC与变频器的恒张力卷绕控制系统[J].制造业自动化，2011,33（8）134-137．
[3] 丁远翔，丁学文，李鹏飞.带卷径计算的变张力转矩控制模式卷绕系统[J]．工业控制技术，2007，33（2）：47-51．
[4] 徐江，刘峰，李宏伟.张力控制系统与卷径计算[J].重型机械，2011，NO.41:177-125．
[5] 刘笃喜，黄兴隆，孙富振.卷绕式系统线速度精确控制方法的研究[J]．航空紧密制造技术，2010,46（3）：21-28．
[6] 赵燕，徐汉斌．PLC-从原理到应用程序设计[M]．北京：电子工业出版社，2013：13．
[7] 谭跃刚．控制工程基础[M]．北京：电子工业出版社，2013:204．
[8] 高加邦，刘华，高家宏．德国西门子S7-200版PLC技术与应用[M]．北京:机械工业出版社，2013:3.
[9] 孙宏昌，杨后川．西门子S7-200应用方完全精 [M]．北京：电子工业出版社，2013：3．
[10] 程学庆，房晓溪，韩薪莘.Labview图形化编程与实例应用[M]．北京：中国铁道出版社，2005：：46.
[11] 吴国平. 卷绕头恒张力控制系统[J].聚酯工业，2012,25（3）：53-61.
[12] 董增文.基于变频器的电梯控制设计[D]．南昌：南昌大学，2007．
[13] Sakamoto, T. Decentralized controller design of web tension control system in terms of interactions . Industrial Electronics, 1999. ISIE 99. IEEE International Symposium. 2011（7），3（12-16）:1466 – 1471.
[14] Miura.H,Fukushima,Nakagawa.S and so on.Gauge and tension control system for hot stripfinishing mill. Industrial Electronics, Control, and Instrumentation.2011(11),1:463-468
[15] Sakamoto.T, Fujino.Y. Modelling and analysis of a web tension control system. IEEE.2012(7),1(10-14):358-362