在收放卷应用系统中，要确定系统的可执行方案，首先要清楚系统的性能参数（KPI）需求，应用的行业状况，及设备类型（机械、液压、气动等）；基于这三个方面的信息进行系统方案的制定，包括产品方案，控制方案，调试方案，验收方案等等。本文就基于几个典型的收放卷应用行业及其典型的设备结构进行西门子产品及收放卷系统方案的对比阐述。对于本文提及的控制方案的详细原理及说明参见前几期的收放卷应用的文章。
一、收放卷应用背景信息
通常收放卷应用包含一个收卷（放卷）轴、一个连续传输的物料轴和一些可选的传感器。收放卷一般用来以设定的张力收卷或者放卷连续传输的物料。在这个过程中，卷径不断变化，根据收卷或者放卷，卷径增大或者减小。驱动单元基于几组系统变量计算当前实际卷径，并据此控制电机转速，以维持物料线速度恒定以及物料张力的稳定。因此，我们需要知道当前确切的物料线速度和收/放卷轴的角速度。如果系统对性能及张力控制精度有更高的要求，则其解决方案需要包含更多的传感器（例如卷径、张力传感器等）或更合适的机械结构（如摆辊、浮动辊、活套等等）。
收放卷工艺是指物料从一端放，另一端或两端收；或者是只有单端收、单端放的工艺；又或者多端放（多个放卷机构）单端收的工艺，在这个工序过程中，也可以对物料进行加工处理。该工序应用广泛，在大部分工业设备中都会存在这种应用，如下表中几种典型的收放卷应用典型的结构及所需的功需求基本上就涵盖了大部分的应用情况。其涵盖多个行业应用中的多种类型。
收放卷设备在很多行业中有着广泛的应用，同时收放卷设备的结构及类型根据生产的材料及工艺的不同又有着很大的区别；所以收放卷设备属于典型的非标设备。尽管如此，收放卷设备的核心控制工艺差别也不太大，从加工材料的类型看，可以分为板材、箔材、线材。从材料性能上分，可以分为柔性材料、刚性材料。不同的材料、行业、设备在控制的角度细分有不同的功能及性能需求。其控制方法也会有所区别。下表列举了一些典型的应用及功能需求。
收放卷应用在很多行业有着广泛的应用，如有色、钢铁、造纸、塑料、印刷、橡胶、纺织、线缆等；在这些行业应用中也有典型设备机型，如：彩涂线、清洗线、拉弯矫直线、 剪切机、重卷机、横切线、复卷机、拉丝机、喷晶硅钢材料、涂布机等等。此外还有线缆类的排线收卷机等。无论是哪一类的生产线，其核心的控制功能都是相似的，所不同的时工艺参数要求、行业要求、及辅助控制要求不同而已。
二、控制方案
对于每一类收放卷的结构形式，西门子都有不同的产品系统方案进行配置。在控制器CPU及分布式I/O系统通常可以选下列西门子产品，/S7-1200/S7-1500(T)(D)/SIMOTION;当然，具体的控制系统选型配置是需要看具体的收放卷应用系统的技术需求。其电机驱动系统通常情况可以选择下列西门子驱动产品：6RA80/G120/S120/S210/V90; 上位机组成（HMI）：IPC/Panel。另外加上西门子网络产品及EP-I（低压控制器件）产品等这些硬件组成收放卷控制的硬件构成系统。当然，实际应用当中的一套设备不仅仅有收放卷设备，除此之外还会包括其他的必须的辅助设备，甚至收放卷也只是这套设备中的辅助设备；这就要看具体的生产设计需求。
2.1方案对比：
西门子针对收放卷的应用有三个平台的库文件以供客户使用，分别是SIMATIC Winder、SIMOTION Winder和SINAMICS Winder，分别对应基于PLC、运动控制器和变频驱动器的收放卷应用。这三个平台的收放卷应用除了产品价格的差异外，还有功能和应用范围的区别，具体内容如下表所示：
SIMATIC/SIMOTION/SINAMICS收放卷应用库的对比
2.2基于几种硬件平台的库中针对张力控制的方案
2.3收放卷附加功能方案
2.4针对不同的控制方式应该遵循的原则总结如下表所示：
三、实际案例
3.1技术参数列表
3.2设备结构及控制系统构成
3.3控制方案描述
本系统采用间接张力控制模式，开卷机作为速度基准采用速度控制方式。卷取采用通过速度饱和转矩限幅来控制电机的转矩。通过在材料的线速度上附加一个给定的线速度（velocity override这里称为饱和速度），使卷取轴的速度环饱和。收卷时加上附加线速度，使材料的线速度小于卷取的线速度给定。设定的张力、当前直径和加减速转矩、当前转速下的摩擦力等因素计算得出电机的转矩，并做为电机转矩的限幅值，同时计算的转矩给到卷取电机的转矩预控上，使卷取轴快速达到转矩限幅。以达到恒张力控制的目的。
本项目核心为铝箔收放卷恒张力控制，为了能够保证铝箔在高速运行时张力的恒定，就需要系统能够高速的准确的处理卷径计算，惯量补偿，摩擦补偿等。综合的考虑选择S7-1500 PLC作为控制系统，并且应用西门子已经开发成熟的收放卷SIMATIC Converting Library应用程序包，只要对内部参数及收放卷原理了解就可以事半功倍的完成编程工作。驱动部分使用S120(固件V5.1)驱动系统。S7-1500 (固件V2.8)与S120 之间采用传输速度更快，更稳定的PROFINET RT通讯方式。 系统编程调试中采用了TIA-Converting-Library开发的部分库函数，减少开发周期，节省编程工作量。S120动态性能高，卷取张力控制稳定。精智系列触摸屏色彩丰富，在TIA PROTAL 开发环境下变量定义方便。
SIMATIC Winder and Tension Control：
SINAMICS DCC: Winder：
https://support.industry.siemens.com/cs/document/38043750/sinamics-dcc-winder?dti=0&lc=en-WW
SIMOTION Winder：
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