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ABB PFEA113 卷材张力测量电子单元
时间: 2026-11-05浏览次数：
ABB PFEA113 卷材张力测量电子单元
ABB PFEA113 卷材张力测量电子单元
测量原理
系统组成
PFEA113 主机；
兼容传感器：PFCL301E、PFTL301E、PFRL101、PFTL101、PFCL201、PFTL201；
可选配件：PFXC141 现场接线盒、PXUB201 隔离放大器、PXKB201 继电器板、SD83x 系列供电电源。
核心能力（区别 111/112）
单台支持最多 4 只传感器（A/B/C/D 四路）；
6 路可配置模拟输出 AO1‑AO6（每一路可配置电压 / 电流）；
支持 1 辊、2 辊、分段辊（Segmented roll）应用；最多 3 台 PFEA113 级联，合计接入12 个传感器；
增益调度 Gain Scheduling：可存储 2 组不同包角增益，通过 DI 数字输入或 PROFIBUS 切换，适配两种不同包角工艺路径；
PROFIBUS‑DP 从站通信；2 路模拟输入 AI1‑AI2 用于多机级联信号汇总；1 路数字输入 DI；4 路隔离数字输出 DO1‑DO4；
自带自诊断，记录每个传感器最大负载峰值；支持信号仿真功能，便于调试 PLC。
认证：CE、UKCA、UL61010‑1、CSA C22.2 No.1010‑1。
机械与电气安装
2.1 机械安装
IP65 壁挂版：墙面安装，外壳 13 个电缆格兰头，需要预留足够开盖检修空间；主电源回路外部必须配置熔断器与隔离开关。
IP20 导轨版：DIN‑35 导轨，导轨必须可靠接 PE 保护地；同一机柜多台 IP20 设备必须互连 SYNC 同步端子（双绞线 / 屏蔽线），避免互相电磁干扰；IP65 版本不需要同步。
MNS 柜体安装：柜体拼接、地脚固定、柜体四周与顶部通风安全间隙要求。
PFXC141 接线盒：靠近传感器安装，用于多传感器线缆汇集，未使用格兰头必须封堵。
2.2 布线关键规则
励磁电缆：2×2.5mm²；信号电缆：屏蔽双绞 4×2×0.5mm²；励磁回路总电缆电阻最大 10Ω，线缆总长最大 50m。
励磁线与信号线分开敷设，与动力电缆最小间距 0.3m，相交必须 90° 垂直交叉。
屏蔽层单端接地，屏蔽剥线引出长度≤50mm；禁止实心硬导体直接压接端子。
供电规格
IP20：DC 18‑36V；
IP65：AC 85‑264V 45‑65Hz，同时也支持外部 DC24V。
连接器定义
X1：24V 电源；X2：传感器励磁输出；
X4：6 路模拟输出 AO1‑AO6；X5：4 路数字输出 DO1‑DO4；
X3：传感器信号输入 A/B/C/D、AI1‑AI2 模拟输入；
X7：PROFIBUS‑DP D‑SUB；X8：RS232 调试口。
信号接口特性
AO：电压输出最大 5mA；电流输出最大负载 550Ω；每一路可以选择 Off / 电压 U / 电流 I / 仅总线输出；
AI1‑AI2：差分 0‑10V 模拟输入，用于多台 PFEA113 级联汇总张力；
DO1‑DO4：成组隔离输出，每通道最大 0.1A，需要外部提供 24V 电源；
DI 数字输入：差分，可配置功能：关闭、远程调零 ZeroSet、增益调度 Gain Scheduling。
2.3 可选外设接线
PXUB201 隔离放大器：实现模拟信号电气隔离，DIN 导轨安装，拨码切换增益、带宽；
PXKB201 继电器板：把 DO 输出扩展成继电器接点，适配高于 24V 交直流负载；
SD83x 电源模块：为多台 PFEA113 提供 DC24V。
调试与参数配置
3.1 调试前置条件
需要提前准备：传感器型号与额定负载、辊配置（1 辊 / 2 辊 / 分段辊）、是否启用增益调度、输出量程、总线参数。 面板按键逻辑：返回、上、下、OK 确认；长按 OK 键 5 秒进入设置菜单。
两种调试路径：Fast Setup 快速设置（适合单辊 / 双辊基础应用）；Complete Setup 完整设置（分段辊、增益调度、全部输出精细配置）。
3.2 Fast Setup 快速设置
两种包角增益 WrapGain 设置方法：
HangWeight 挂砝码标定（推荐）：绳索模拟带材路径悬挂已知砝码，设备自动计算 WrapGain；辊子必须自由转动，减小摩擦误差；
EnterWrapGain 手工输入：依据机械安装角度、包角，手工计算填入 WrapGain，范围 0.5‑20。
快速设置会配置：语言、工程单位、带宽、调零、包角增益、模拟输出映射、滤波器时间（5/15/30/75/250/750/1500ms 可选），其余参数使用出厂默认。
WrapGain 公式：T(实际带材张力)=WrapGain × FR(传感器测得分力)。
3.3 Complete Setup 完整设置菜单体系
PresentationMenu 显示菜单：多语言；工程单位（N/kN/kg/lbs/N/m/kN/m/kg/m/pli）；带材宽度（单位为线张力 N/m 才需要）；显示小数位数。
SystemDefinition 系统定义
负载组合：One roll 单辊 / Two rolls 双辊 / Segmented roll 分段辊；
Gain Scheduling 增益调度：开启后保存两组 WrapGain，DI 或 PROFIBUS 指令切换；
SRSF 分段辊比例系数：分段辊部分位置无传感器时，用于估算总张力。
ObjectType 对象类型
标准辊 Standard roll：同侧两只传感器 A+B；
单侧测量 SingleSideA / SingleSideB：仅 1 只传感器，设备内部读数自动 ×2 换算总张力；
分段辊：配置 1‑4 路传感器输入；最多 3 台 PFEA113，通过 AI/AO 互相级联，支持最大 12 只传感器。
SetNominalLoad 额定负载：必须和传感器铭牌额定负载一致。
ZeroSet 调零：辊上无带材张力时执行调零；补偿辊自重与传感器零点，调零范围 ±2×Fnom。
SetWrapGain 包角增益：支持砝码标定或手工输入；增益调度模式可输入两组增益值。
AO1‑AO6 模拟输出配置
每一路选择信号源（A/B/A+B/A‑B/C/D/C+D/C‑D，分段辊还支持 AI1、AI2 汇总信号）；
设置高低张力对应输出、高低限幅；滤波器阶跃时间；
DO1‑DO4 数字输出：可配置为张力高 / 低阈值报警、高低带滞回、系统状态 OK 信号；支持设置阈值与滞回值。
AI1‑AI2 模拟输入：多机级联汇总张力时，配置输入对应的张力量程与输入电压。
DI 数字输入：Off / ZeroSet 远程调零 / GainScheduling 切换增益。
Miscellaneous 杂项菜单：PROFIBUS‑DP 开关、站地址、测量量程缩放；恢复出厂设置。
ServiceMenu 服务菜单
查看固件版本；每一路传感器最大负载记录、当前零点偏移 Offset；可以重置最大负载记录；
Simulation 仿真功能：模拟传感器输出，用于调试 PLC 和后端系统，激活后状态红灯点亮，此时不能调零。
3.4 传感器校验
极性检查：手推传感器受力，读数应正向增大；读数反向需要调换传感器信号端子极性。
功能检查：砝码分别加载两侧传感器，两侧读数偏差应当很小。
3.5 PROFIBUS‑DP 总线功能
PFEA113 作为 DP 从站，站地址 0‑125；GSD 文件见附录；RS485 物理层；
循环输入缓冲区：6 路张力测量值（16 位补码）、故障 / 报警状态字节；
循环输出缓冲区：PLC 下发指令：辊 1 调零、辊 2 调零、增益调度切换；
总线测量值可以使用默认缩放或者用户自定义缩放量程与分辨率 LoadDivision；总线数据滤波与模拟输出共用滤波器参数。
重要：SW1.8 之后固件版本，分段辊的缩放逻辑和旧版本不同，替换旧设备时 PLC 侧需要重新核对缩放系数。
3.6 多机级联（分段辊最大 12 传感器）
第 1、2 台 PFEA113 使用 AO 电压输出，把本机张力汇总输出；接入第三台主机的 AI1、AI2；第三台完成全部 12 路总张力计算输出；
全部设备必须设置一致 WrapGain、带材宽度；滤波器 5ms（最短）。
运行操作
上电启动，面板显示：辊总张力、A/B/C/D 单路张力、A‑B 差值、AO 输出值、告警；
状态指示灯：Power 电源；Status（绿灯正常；红灯告警 / 故障 / 仿真模式）；
告警信息可在面板直接查看，故障清除自动复位；
单侧传感器故障时，可以把对象类型改成 SingleSide 单侧模式，降级继续生产。
维护
预防性维护：定期检查传感器安装紧固、线缆、接线盒；传感器缝隙清除异物，避免附加外力引入测量误差；
更换控制器：全部参数需要重新配置；
更换传感器：必须执行 ZeroSet 调零，重置最大负载记录；
没有固件升级接口，固件版本出厂固定。
故障追踪
6.1 故障 ERROR（停机级，功能异常）
Flash/EEPROM 存储器故障 → 更换主机；
供电错误 → 检查输入电源电压；
Load Cell Excitation 传感器励磁错误：检查励磁回路断线、短路，检查励磁回路总电缆电阻≤10Ω。
6.2 警告 WARNING（不停机，精度受影响）
PROFIBUS 通信故障；
多机同步警告（仅 IP20 机柜多台设备，SYNC 接线异常）。
典型现象
读数噪声大：屏蔽接地错误，动力电缆距离过近；
零点漂移：屏蔽两端接地；IP20 多台设备未接 SYNC 同步；
加载无读数：励磁断线，信号极性接反。
降级应急
其中一个传感器损坏：修改 ObjectType 为单侧测量模式，设备继续生产。
