S7-400 分切复卷机控制系统设计解析：张力、卷径与速度同步怎么做（真实工程案例）

写在前面：为什么这篇逆向分析值得你读

网上流传的「西门子 PLC 程序包」多如牛毛，但能真正打开、读懂、借鉴的少之又少：要么只有压缩包没有源码，要么名不副实、打开后发现是别的机型。

这份工程不同——它是一个真实的、原厂英文的纸张/薄膜分切复卷机（Slitter-Rewinder，业内叫 Winder）S7-400 控制程序，硬件组态、符号表、全部块源码都完整可读。本文带你逐文件拆解：它到底是不是 S7-1200/1500？里面有什么？张力/卷径/速度是怎么算的？OB35 这个 100ms 循环中断里到底干了什么？以及——你拿到这种工程，怎么打开、怎么运行、怎么迁到 TIA Portal。

读完你将获得一张完整的「机器功能地图」和一套可直接复用的复卷机控制思路。

一、先泼三盆冷水：文件夹名 vs 工程真相

很多朋友下载后才发现「货不对板」。基于逐文件核验，先说清三个事实，避免你踩坑：

一句话：这是一套 S7-400 经典项目、英文原厂、源码完整的复卷机程序。标题若写成「S7-1200/1500 + 中文注释」会误导读者，故本文以真实形态命名。

二、硬件与网络架构（一张图看懂）

2.1 CPU 与机架

• CPU：CPU 414-2 DP（站点名 SIMATIC (Winder)）—— S7-400 中高端型，自带 1× MPI/DP 接口，DP 口用于现场总线。
• 组态文件在 sdb/00000001/*.PG（共 30+ 个 .PG 系统数据块），含机架、电源、接口、分布式从站。

2.2 PROFIBUS-DP 现场总线（核心通讯）

从 sdb 的 GSD 引用可确认总线上的从站类型：

工程要点：I/O 地址远超本地机架（最大到 Q81.x、I28.x），说明大量信号经 ET200 远程站 分布在机器各工位，是典型的「中央 CPU + 分布式 I/O」大型专机布线。

2.3 HMI：WinCC 上位机

• 证据有 WinCC Alarms（报警）、Lenght counter reset from WinCC（从 WinCC 清零计长）、M304.1: WinCC ...（WinCC 位）、Tension < 60% ... 报警位等。
• 操作面板通过 MPI/DP 与 CPU 通讯，组态在 hOmSave7 目录。

系统架构一览：

                    ┌─────────────────────────────┐
                    │   CPU 414-2 DP (S7-400)      │
                    │   SIMATIC (Winder)           │
                    │   OB1 主循环 / OB35 100ms     │
                    └──────────────┬──────────────┘
                                   │ PROFIBUS-DP
          ┌──────────────┬─────────┴──────────┬──────────────┐
          ▼              ▼                     ▼              ▼
     ┌─────────┐   ┌──────────┐          ┌──────────┐   ┌──────────┐
     │ ET200   │   │ ABB AC80 │          │ MM440    │   │ WinCC    │
     │ 远程I/O │   │ 变频器    │          │ 变频器    │   │ 上位机    │
     │ I28/Q81 │   │ PPO-05   │          │ USS/DP   │   │ MPI/DP   │
     └─────────┘   └──────────┘          └──────────┘   └──────────┘
   分布式信号      放卷/收卷/牵引          辅助传动        报警/配方/计长

三、程序结构全貌：OB / FB / FC / DB

3.1 组织块 OB（事件与扫描调度）

从源码 VAR_TEMP 注释中确认存在以下 OB（标准 STEP 7 事件模型）：

3.2 功能块与功能 FB / FC

源码中明确出现：FB15、FB18、FB230（见 FB230 Data DB）、FC18、FC121、FC205（帮助标志/边沿检测）。主控制运算封装在 OB35 调用的 FB/FC 中（张力、计长、速度斜坡等）。

3.3 数据块 DB = 机器的功能地图（最值钱的部分）

从 SUBBLK.DBT 的 DB 标题（TITLE）完整还原出机器功能模块，这是理解整台设备的「地图」：

① 核心控制

• DB Sequence control（顺序控制）—— 含 Set_Change_automatic（自动换卷/换规格），调用 FB15/FB18
• Control DB、DB Project constants（项目常量：空卷芯直径、最大线速度、安全门打开时限速 500 m/min、最大卷径、加减速时间常数等）
• Tension DB（张力）—— 多段张力设定、实际张力、张力 ON/OFF
• Rider Roll DB（压辊）—— RW_Diameter/RW_Dia_Filtered 卷径、位置、PID、负载
• Unwinder DB（放卷）—— 放卷直径、幅宽、侧移 UW Side movement

② 运动 / 计长

• Lenght Calculating DB（计长）、Rewinder/Unwinder lenght calculating、Interpolation DB（插补/卷绕曲线 WF Curves）
• Speed setpoint ramp generator（速度斜坡）、Crawling Setpoint（爬行速度）

③ 分切 / 刀具

• Knives statuses DB / Knives act pos DB（分切刀状态/实际位置）、Cutting Device DB（分切装置）、Trim Set DB（切边设定）、Slitting Interface（分切接口）

④ 芯管 / 卸卷物流

• Core Loading / Core Transfer / Core feeding calc. / Core Lock positioning / Core Guiders DB（芯管上料/传送/喂料计算/锁紧/导向）
• Roll Table DB（辊台）、Roll ejector DB（卸卷）、Tail Gluing DB（尾胶）

⑤ 驱动 / 维护 / 报警

• Data transfer to Drives、MicromasterDB、ABB Link help data、Drives Maintenance DB（驱动数据/维护）
• WinCC Alarms、Semi-auto alarms DB、Vibration DB（振动监测 RR_vibration）
• Brake generator DB、Drums DB/Drums brakes（鼓式制动）、Autostop DB
• WF Recipies / RR Recipe DB（卷绕曲线配方 / 复卷配方）、Measured values DB、ControlsFromHMI

结论：这是一台带「自动换卷 + 自动换规格 + 多刀分切 + 芯管自动上下料 + 尾胶」的高端分切复卷线，不是简单单轴收卷。

四、核心控制算法（复卷机的灵魂）

以下逻辑均来自 SUBBLK.DBT 源码中的英文注释与变量命名，非推测。

4.1 张力控制：多段张力设定（Tension）

• 多段张力设定选择（Tension setpoint selector）：不同工况用不同设定值——
• Threading tension Setpoint（穿带张力）
• Splice tension Setpoint（接纸/拼接张力，对应 Splice Tension ON）
• Standstill Setpoint（静止张力）
• Set Change tension level（换卷张力）
• 设定值经 Tension setpoint value scaling 标度变换后 Tension setpoint to Drives 下发给变频器；
• 反馈 Actual tension from Siemens（实际张力）参与闭环；
• 安全/诊断：Tension control ON/OFF request、Tension < 60% from setpoint（张力不足 60% 报警）。

4.2 卷径与计长：密度法算直径（Diameter / Length）

• 计长：Calculate pulse widht → Calculate lenght → Lenght Counter reset（编码器脉冲换算长度，可由 WinCC 清零 Lenght counter reset from WinCC）；
• 卷径：Rewinder lenght calculating / Unwinder lenght calculating 算出实时直径，Rider Roll DB.RW_Diameter 经 RW_Dia_Filtered 滤波；
• 关键工程手法：用 Paper Dencity（纸张密度）参与卷径估算（质量法算直径），比纯几何法更准；
• 限位：Unwinder Diameter stop selection、Maximum rewinder roll diameter、Winder stop limit just before the max diameter（接近最大卷径自动停机）。

4.3 速度同步与安全限速链（Speed）

• Speed setpoint ramp generator：速度斜坡（软启停，避免冲击）；
• Speed Setpoint to Siemens（下发给驱动）、Crawling Setpoint（点动爬行）；
• 安全限速链：
• 安全门打开（If safety gate is closed ... do nothing. Otherwise）：线速度限到 500 m/min；
• 最大线速度限到 2400 m/min（If speed reference is more than 2400m/min... limit to 2400m/min）；
• 分级速度状态：Web speed <30 / <150 / <600 m/min、Web speed at zero（零速）。

4.4 压辊 / 插补 / 振动监测

• Rider Roll：压辊位置 + 负载 + Rider Roll PID Data（PID 调节）；
• Interpolation（插补）：按 WF Curves 卷绕曲线平滑过渡；
• Vibration DB：复卷振动监测（RR_vibration、各测点 v_8_0 等），用于预测性维护。

五、I/O 与符号映射（1171 条符号表抽样）

符号表同时保留英文/德文地址（I 28.3 / E 28.3，Q 3.6 / A 3.6）。抽样关键信号：

I/O 经 ET200 远程站分布在 I0.0–I28.x、Q0.x–Q81.x，配合 Pneumatic substation TB32（气动站）与液压泵，构成完整执行层。

六、工程亮点：7 条可复用的实战经验

1. OB35 集中做闭环：所有实时运算（张力/卷径/速度/插补）放在 100 ms 循环中断，主循环 OB1 只做顺序与逻辑，结构清晰、实时性好。 2. 多段张力 + 接纸张力：穿带/接纸/静止/换卷分别设定，是复卷品质的关键。 3. 自动换卷/换规格（Set Change automatic）：高自动化，减少停机。 4. 密度法算卷径 + 滤波：比单纯几何法稳，值得借鉴。 5. 完善的安全链：安全门→500 m/min、最大 2400 m/min、分级零速/低速状态、急停、振动监测。 6. 诊断完备：OB81–87 覆盖电源/模块/通讯故障，FB13 做 DP 从站诊断。 7. WinCC 深度集成：报警、清零计长、配方（WF/RR Recipe）全打通。

七、怎么打开、运行、并迁移到 TIA Portal

1. 软件：STEP 7 V5.x（SIMATIC Manager）+ 对应 GSD（ABB_AC80、ET200 TR06AAAB、MM440）；需 STEP 7 授权。 2. 打开：SIMATIC Manager → 打开 → 选 P1289_QD.s7p。 3. 缺件补齐：确认本机已装 ABB AC80、ET200、MICROMASTER 的 GSD；否则硬件组态会报红。 4. 下载：先下硬件组态（含 DP 从站参数），再下块（OB/FB/FC/DB），最后下 MM440 参数 DB。 5. 若想用 TIA Portal：用 STEP 7 的「项目迁移」或 TIA 的「从 STEP 7 移植」导入（注意 S7-400→S7-1500 仅逻辑可迁，硬件/GSD 需重配）。

八、给工程师的两点提醒

• 别被文件夹名误导：这是 S7-400 经典项目，不是 S7-1200/1500；注释是英文不是中文。若要发到技术社区/做教程，标题应写「S7-400 分切复卷机」才准确，否则读者下载后发现对不上会差评。
• 源码已可读但非标准 AWL：块源码在 SUBBLK.DBT（STEP 7 内部备忘录格式），用 STEP 7 打开即见完整 STL+注释；提取的可读快照适合快速检索关键词，但不能直接编译。

九、常见问题 FAQ（百度长尾需求）

Q1：西门子 S7-400 复卷机程序用什么软件打开？ A：用 STEP 7 V5.x（SIMATIC Manager）打开 .s7p 项目；TIA Portal 不能直接打开经典项目，需走「从 STEP 7 移植」。

Q2：复卷机的张力控制是怎么实现的？ A：本工程在 OB35（100ms）里做闭环，按工况选多段张力设定（穿带/接纸/静止/换卷），标度变换后下发给变频器，实际张力反馈参与闭环，并有张力<60% 报警。

Q3：卷径（直径）是怎么算出来的？ A：用编码器脉冲算长度/计长，并用「纸张密度（Paper Dencity）」做质量法估算实时直径，再经滤波（RW_Dia_Filtered），接近最大卷径自动停机。

Q4：SUBBLK.DBT 是什么文件，能直接编译吗？ A：它是 STEP 7 的块源码备忘录文件，保存了 STL 源码与注释；用 STEP 7 打开工程即可看到完整块，不能直接当文本编译，但可检索。

Q5：S7-400 能迁移到 S7-1500 / TIA Portal 吗？ A：逻辑（OB/FB/FC/DB）可经移植工具迁移；但硬件组态、GSD、驱动通讯需按 S7-1500 + 新驱动重配。

十、结语 + 资源

这套 S7-400 分切复卷机原厂程序，是一份难得的、可逐文件读懂的大型专机样本：它用 OB35 集中做实时闭环、用多段张力保证品质、用密度法算卷径、用完整安全链与诊断保障可靠运行，对做造纸/薄膜/印刷/分切设备的工程师非常有借鉴价值。

*本文所有结论均来自对工程文件的逐文件解析，未做任何外部臆测。配套可读源码快照（SUBBLK.DBT 提取的 7.4 万行 STL 文本、MM440 参数 AWL 解码）可用于快速检索关键词。*