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简介：面向锂电分切机电气自动化与PLC调试人员的程序模板，围绕三菱FX3U平台梳理伺服速度/力矩模式、收料锥度控制与恒张力控制等通用逻辑，适合需要搭建或优化分切机张力方案的工程师参考。压缩包仅1个PDF文件，约55KB，篇幅紧凑，便于在电脑或移动端快速查阅。已有39人学习，说明该主题在分切与卷绕控制场景中有一定关注度。文档结合代码片段讲解锥度张力线性计算、模拟量输入输出、张力检测及PID调节思路，并给出速度指令、力矩切换、收卷半径参与运算等实现要点，可作为程序框架搭建、参数整定和现场排错的对照材料。

1. 从一卷端面不齐的料说起：FX3U 分切机程序模板到底解决哪几个动作

分切机收卷端最怕的不是跑不起来，而是同一卷料从满卷收到纸芯，张力一路往上飘，端面像菊花。FX3U 分切机程序模板把这件事拆成几个可调的动作：伺服速度模式负责送料，力矩模式负责张力执行，锥度控制按卷径修正张力给定，恒张力闭环用模拟量采样和 PID 把偏差压住。它适合做设备改造、电气调试和 PLC 程序复核的从业者，也适合刚接手分切机程序、想先弄明白寄存器怎么摆的新手。这份 PDF 不是单个指令的截图，而是一套能从空载调试走到带料验证的通用程序模板；后面我按“执行层怎么选、锥度怎么算、闭环怎么调、现场怎么排”四段拆，能抄的指令表和参数地址直接给出来，踩过的坑也一并标在对应位置。

2. 伺服速度模式与力矩模式：分切机执行层怎么选、指令怎么落

2.1 速度模式不是“给个频率”就完事：DRVI、PLSY 与方向位

分切机的执行层通常分两类轴：送料/牵引辊要跟线速度同步，收卷轴要跟张力走。速度模式适合前者，尤其是连续送料和定长分切。很多程序模板里会看到DRVI，但DRVI是相对定位指令，参数顺序是“相对脉冲数、脉冲频率、脉冲输出口、方向输出口”。原始 PDF 里有一段写法是把速度值先MOV到 D0，再DRVI D0 K0 Y0 Y4，这里的K0落在频率位，实际发不出脉冲，现场表现就是“伺服使能了但轴不动”。这不是指令坏，是参数位放反了。

连续送料我一般用PLSY，频率给 D0，脉冲数给 K0 表示无限脉冲，方向用 Y4 单独控制。定长分切才用DRVI，把定长换算成脉冲数放 D20，频率放 D22。下面这段是指令表写法，注释里标了每个操作数的含义：

; 连续送料：PLSY 频率由 D0 给定，K0 表示无限脉冲，Y0 发脉冲 LD M8000 MOV K1000 D0 ; 速度给定，单位 Hz，按电子齿轮折算成实际线速度 PLSY D0 K0 Y0 ; S1=频率，S2=脉冲数，D=脉冲输出口 ; 方向控制：Y4 为方向位，SET/RST 切换 LD X10 SET Y4 ; 正转方向 LD X11 RST Y4 ; 反转方向 ; 定长分切：DRVI 相对定位，S1=脉冲数，S2=频率 LD X12 DRVI D20 D22 Y0 Y4 ; D20 定长脉冲数，D22 运行频率

这段的关键不在MOV，而在“连续”和“定长”要分开。PLSY的 S2 给 K0 才是连续发脉冲；DRVI的 S1 是脉冲数，不是速度。现场改程序时，先把伺服电子齿轮比算清楚：机械走 1 mm 需要多少脉冲，把结果写到 D20 的换算系数里，别在指令里直接写裸脉冲数。方向位 Y4 的 ON/OFF 要和机械正方向一致，否则锥度计算里的卷径方向会反，张力曲线越算越离谱。

速度模式还有一个常被忽略的点：加减速斜坡。PLSY本身不负责斜坡，伺服驱动器里要设加减速时间，或者 PLC 里用定时器把 D0 从 0 爬到目标频率。分切机起步时如果频率阶跃，材料会因为惯性冲一下，张力传感器读到的就是尖峰。常见做法是起步 0.5 s 内把频率从 0 拉到 30%，再切到正常给定；这段斜坡不一定要写得很复杂，一个定时器加ADD就能做。

2.2 力矩模式接管张力：转矩给定、使能与切换时序

收卷轴进入恒张力段后，速度模式就不合适了，因为卷径一直在变，同样的转速对应的线速度在变。这个时候执行层要切到力矩模式：伺服驱动器接收转矩给定，PLC 给的是“拉多少力”的信号，而不是“转多快”。FX3U 侧通常通过模拟量输出模块给 0~10 V 或 4~20 mA 的转矩指令，模块号按实际插槽顺序改，别照抄 K1。

切换时序是血泪经验：先让伺服使能，再切转矩控制模式，先给零转矩，再给张力给定，最后放行运行。顺序反了，收卷轴会在模式切换瞬间抖一下，材料上就是一道横纹。下面这段是模拟量输出写 BFM 的写法，用 1 s 时钟降低刷新频率，避免每个扫描周期都刷总线：

; 伺服使能与模式切换 LD X20 SET Y5 ; Y5 伺服使能 LD X21 SET Y6 ; Y6 切转矩控制模式（按驱动器参数映射） ; 转矩给定：D500 为 PID 或锥度计算后的张力输出 ; 模拟量输出模块模块号 K1，通道 0，写 1 个字 LD M8013 ; 1 s 时钟，按需改成 100 ms 定时 TO K1 K0 D500 K1 ; 将 D500 写入 BFM#0

TO的四个操作数分别是模块号、BFM 通道号、源寄存器和写入字数。模块号 K1 表示紧邻 PLC 的第二个特殊模块，实际接线时第一个模块可能是输入模块，编号会变，调试时先用手持监控读一下 BFM 有没有写进去。D500 的量程要和模拟量模块匹配：如果模块输出 0~10 V 对应 BFM 0~4000，而 PID 输出是 0~2000，就要先MUL K2再写，否则实际转矩只有一半。

力矩模式不是“给了转矩就不管速度”。收卷轴在低速时转矩给定过大会把材料拉长，高速时给定不足又会松卷。我一般会在程序里做三件事：一是转矩给定限幅，上限按机械允许最大张力折算；二是加减速时给一个前馈补偿，起步加 5%~10%，停车减 5%；三是换卷时先把转矩给定降到零，等新卷卷径建立后再爬升。这三件事不写在 PDF 的公式里，但现场少了任何一件，端面都不会好看。

2.3 把寄存器地图先画出来：D、M、Y 的分配习惯

程序模板能不能维护，很大程度上看寄存器地图有没有提前画。分切机程序常见做法是按功能分块：D0~D99 放速度与定长，D100~D199 放张力采样与卷径，D300~D399 放设定值，D400~D499 放 PID 参数，D500~D599 放输出与跟踪，M0~M99 放使能与模式，Y0~Y7 放脉冲、方向、使能和报警。地址一旦定下来，后面加锥度表、加报警、加手自动切换都不会打架。

这张表不是让你照抄，而是提醒一件事：锥度计算、PID、模拟量输出会共用中间寄存器，如果 D20 既放定长又放锥度中间值，调试时监控窗口会跳得你怀疑人生。我一般把“计算中间值”单独放 D200~D299，只读不写，方便趋势记录。

3. 锥度控制：卷径、张力曲线与整数运算的三个边界

3.1 锥度公式拆开：T = T0 - (T0-T1)×(R-R0)/(R1-R0)

锥度控制的目的是让收卷张力随卷径增大而线性下降。纸芯处张力高，满卷处张力低，这样内层不会松，外层不会勒。公式本身不复杂：初始张力 T0、最终张力 T1、初始卷径 R0、最终卷径 R1，当前卷径 R 对应的张力 T 就是一条直线。PDF 里给的公式是T = T0 - (T0 - T1) * (R - R0) / (R1 - R0)，这个写法没问题，问题在 PLC 里怎么落地。

先定端点。R0 不能设 0，纸芯有实际半径，设 0 会导致除法分母和曲线端点都失去意义。R1 必须大于 R0，否则分母为负，锥度方向反了。T1 不能小于 0，负张力给定在收卷段没有意义，程序里要做下限限幅。常见锥度百分比是 10%~30%，也就是 T1 = T0 × (1 - 锥度%)，如果工艺给的是百分比，先在触摸屏里换算成 T1 再进公式，别在指令表里临时乘除，容易把量纲搞乱。

这条直线在 R0 和 R1 之间有效，R 小于 R0 时应该保持 T0，R 大于 R1 时应该保持 T1。很多程序只写中间段，结果换卷后卷径还没建立，R 读到 0，张力直接跳到 T0 以上，材料就被拉一下。边界处理不复杂，两个比较指令加赋值就能做，但必须写。

3.2 卷径从哪来：线速度/角速度估算、编码器与超声测距

锥度计算的前提是实时卷径。分切机现场常见三种做法：一是收卷轴编码器测转速，牵引辊编码器测线速度，用 R = V / (2πn) 估算；二是超声或激光测距直接测卷径；三是用收卷轴转一圈的脉冲数累积，结合材料厚度反算。第一种成本低，但低速时 n 很小，除法容易溢出；第二种直接，但传感器安装位置和材料表面反光会影响读数；第三种适合厚度稳定的材料，换规格要改参数。

我一般用第一种做主干，加两个保护：线速度低于 5% 额定值时冻结卷径计算，用上一次有效值；卷径计算结果做 8 点移动平均，滤掉单圈跳动。公式里的 2π 不用真的写 6.283，直接在系数寄存器里放折算好的常数，比如R = K × V / n，K 里包含 2π 和单位换算。这样指令表里只有一次乘法和一次除法，扫描周期压力小。

超声测距的方案要注意安装距离。传感器量程要覆盖纸芯到满卷，输出模拟量进 PLC 后先做零点标定：空卷时读到的值对应 R0，满卷时对应 R1，中间线性换算。材料表面有反光或粉尘时，读数会跳，程序里要加“连续三次超范围就报警并保持上次值”的逻辑，别让一个坏点把张力给定带飞。

3.3 指令表落地：32 位中间结果、限幅与死区

FX3U 的 16 位乘除很容易截断，锥度公式里(T0-T1)×(R-R0)可能超过 32767，必须用 32 位指令。下面这段是定点写法：卷径放大 10 倍，张力放大 100 倍，中间结果用DMUL和DDIV，最后再做上下限。D212 是高字，除法前要清零，否则除数会变成一个很大的数，商直接变 0，现场表现就是“锥度不起作用”。

; 锥度计算：D100 当前卷径(0.1mm)，D110 R0，D112 R1 ; D120 T0(0.01N)，D122 T1，结果放 D216 LD M8000 MOV D100 D200 ; 当前卷径 SUB D200 D110 D202 ; R - R0 MOV D120 D204 SUB D204 D122 D206 ; T0 - T1 DMUL D206 D202 D208 ; 32 位乘积，结果在 D208/D209 MOV D112 D210 SUB D210 D110 D212 ; R1 - R0 MOV K0 D213 ; 清零除数高字，避免 32 位除法错位 DDIV D208 D212 D214 ; 32 位商，结果在 D214/D215 SUB D120 D214 D216 ; T = T0 - 商 ; 下限限幅：T 不得低于 T1 CMP D216 D122 M10 LD M11 MOV D122 D216 ; 小于 T1 时钳到 T1 ; 上限限幅：T 不得高于 T0 CMP D216 D120 M20 LD M21 MOV D120 D216 ; 大于 T0 时钳到 T0

这段代码里DMUL的乘积是 32 位，DDIV的被除数和除数都按 32 位处理，所以 D212 的低字放R1-R0，高字 D213 必须清零。CMP的比较结果 M10~M12 是连续的，M11 表示“小于”，M21 表示“大于”，不同系列的特殊继电器编号可能不同，按实际编程软件里的规则改。限幅之后再加死区：R 小于 R0 时直接给 T0，R 大于 R1 时直接给 T1，中间段才走公式。

整数除法的截断是锥度曲线呈阶梯的常见原因。把张力放大 100 倍、卷径放大 10 倍，商的分辨率能到 0.01 N 左右，肉眼基本看不出阶梯。如果只放大 1 倍，收卷从满卷到空卷可能只有几十个台阶，手感就是一段紧一段松。计算周期也不用每个扫描周期都跑，100 ms 一次足够，卷径变化没那么快，周期太短反而把传感器噪声放大。

4. 恒张力闭环：模拟量采样、PID 参数与输出限幅

4.1 张力传感器进 PLC：FROM/TO、BFM 通道与量程换算

张力传感器输出 0~10 V 或 4~20 mA，进 FX3U 的模拟量输入模块，PLC 用FROM读 BFM。模块号 K0 表示紧邻 PLC 的第一个特殊模块，通道号 K0 表示第一个通道，读取字数 K1。下面这段是读取和量程换算的写法，先把 0~4000 的原始值换成 0~1000 的张力值，再送 PID：

; 读模拟量输入：模块号 K0，通道 0，读 1 个字到 D100 LD M8000 FROM K0 K0 D100 K1 ; 量程换算：原始 0~4000 对应 0~1000（0.1N） ; 先乘 1000，再除 4000，中间结果用 32 位 LD M8000 MUL D100 K1000 D102 ; 16 位乘法，结果在 D102/D103 DIV D102 K4000 D104 ; 商放 D104，余数在 D105

FROM的四个操作数是模块号、BFM 通道号、目标寄存器和读取字数。模块号不是物理槽号，是按特殊模块在 PLC 右侧的排列顺序自动编的，调试时先读 BFM 看原始值是否随传感器变化，再谈换算。MUL的结果是 32 位，DIV只取低 16 位参与，如果原始值接近 4000，乘 1000 后是 4,000,000，已经超出 16 位，必须用DMUL/DDIV或者先除后乘。我一般先除后乘：DIV D100 K4 D102得到 0~1000，再乘量程系数，避免溢出。

采样值要滤波。传感器受机械振动影响，原始值会有 ±10 个单位的跳动，直接进 PID 会让输出抖。常见做法是 8 点移动平均，用变址寄存器或者一个 8 字环形缓冲区，每 20 ms 采一次，取平均后送 D104。滤波太重伤响应，太轻伤稳定，分切机收卷段我一般用 5~8 点，起步段可以切到 3 点，等张力稳定再切回 8 点。

4.2 PID 指令的三个寄存器组：设定、测量、参数区

FX3U 的PID指令不是只给三个寄存器就能跑。它需要设定值、测量值、参数区首地址和输出地址。PDF 里写的PID D100 D101 D102少了参数区，实际编程软件会报操作数不足。正确的写法是PID D300 D104 D400 D500：D300 是张力设定，D104 是滤波后的测量值，D400 开始是 7 个参数，D500 是输出。

; PID 运算：D300 设定，D104 测量，D400 参数区，D500 输出 LD M0 ; M0 为 PID 使能 PID D300 D104 D400 D500

PID指令每个扫描周期执行，采样周期由 D400 控制，不是靠定时器中断。D400 设 100 ms 时，PLC 内部按 100 ms 计算一次，但指令本身还是每个扫描周期都跑，所以扫描周期不能太长，否则采样周期不准。分切机程序里如果还有高速计数和模拟量刷新，扫描周期容易到 10 ms 以上，PID 参数要相应放缓，P 不要一下给太大。

PID 的正反作用要跟执行机构匹配。收卷张力低于设定时，应该增加转矩给定，这是正作用；如果程序里做了减法或者模拟量模块反相，就会变成负作用，表现是张力越低输出越小，最后松卷。调试时先切手动，给一个固定输出，看张力往哪边走，确认方向后再切自动。

4.3 输出到变频器或伺服转矩：限幅、积分分离与手自动切换

PID 输出不能直接送模拟量模块，先限幅再换算。D500 是 0~2000，模拟量模块 BFM 是 0~4000，输出前乘 2。如果执行机构是变频器速度给定，量程可能是 0~4000 对应 0~50 Hz，换算系数又不一样。下面这段是限幅、换算和写 BFM 的写法：

; 输出限幅：D500 钳在 D406~D405 之间 CMP D500 D405 M30 LD M31 MOV D405 D500 ; 大于上限时钳到上限 CMP D500 D406 M40 LD M41 MOV D406 D500 ; 小于下限时钳到下限 ; 换算到模拟量 BFM：0~2000 -> 0~4000 LD M8000 MUL D500 K2 D502 LD M8013 TO K1 K0 D502 K1 ; 模块号 K1，通道 0

积分分离是现场很实用的技巧：偏差大于设定值的 20% 时，把积分项清零或者把 I 设小，等偏差进入带内再恢复。这样起步时不会因为积分快速累加导致超调，换卷时也不会带着旧积分跑。FX3U 的 PID 指令没有直接提供积分分离参数，常见做法是在使能前判断偏差，偏差大时把 D402 临时改小，或者切手动让输出跟踪，等稳定后再切自动。

手自动切换要做无扰。手动时把 PID 输出 D500 复制到跟踪寄存器 D600，切自动前先把 D500 预置成 D600，再置 M0。否则切换瞬间输出从 0 跳到当前计算值，材料上就是一道横纹。换卷时我一般强制切手动，输出降到零，新卷卷径建立后再切自动，这个动作看起来慢，但比换卷后调半天张力划算。

5. 避坑与排查：四类张力异常的现象、原因和处置

5.1 现象：低速起步张力冲高，端面出现“菊花纹”

现象很典型：机器一启动，张力显示从设定值冲到 120% 以上，低速段端面起皱，速度上来后又慢慢恢复。原因通常不是 PID 参数单一问题，而是几个动作叠在一起：伺服使能瞬间转矩给定还没预置，PID 积分从 0 开始快速累加，卷径初始值用了 0 或者用了上一次的满卷值，起步斜坡太陡。这几个因素任何一个都会让起步张力冲高，叠在一起就压不住。

处置顺序我一般这样走：第一步，启动前把张力输出预置到初始张力对应的转矩值，别让 PID 从 0 爬；第二步，PID 使能延时 0.5 s，等伺服使能和模式切换完成；第三步，卷径初始值强制写 R0，等线速度超过 5% 再切到实时计算；第四步，起步斜坡从 0 到 30% 用 1 s，别用阶跃。做完这四步，起步张力一般能压在设定值的 ±5% 以内。

如果还有冲高，看力矩模式的零转矩预置。有些驱动器切转矩模式瞬间会按上一次转矩给定输出，PLC 侧如果没先写零，轴会抖一下。程序里在模式切换前先MOV K0 D500，再TO写一次模拟量，等 100 ms 再给张力给定。这个细节不写在公式里，但现场很管用。

5.2 现象：锥度曲线算出来是阶梯，收卷手感一段紧一段松

现象是收卷过程中张力给定不是平滑下降，监控 D216 能看到每隔一段跳一个值，手感就是一段紧一段松。原因主要有三个：整数除法截断、卷径量化太粗、计算周期太长。16 位除法只保留整数商，张力放大倍数不够时，卷径每变一点，商就跳一格；卷径如果只精确到 1 mm，锥度曲线自然是一段一段的。

处置方法：把张力放大 100 倍、卷径放大 10 倍，中间结果用 32 位；卷径计算加移动平均，滤掉单圈跳动；计算周期固定 100 ms，不要跟扫描周期绑死。还有一个容易忽略的点是卷径来源的线性度，超声测距在卷径边缘可能非线性，程序里做两点标定后，中间段用线性插值，别直接拿原始模拟量当卷径。

如果阶梯出现在换卷后的前几米，重点看卷径初始值。新卷的纸芯半径如果设得比实际大，锥度曲线起点偏低，张力会先松后紧；设得小则相反。我一般会在换卷后手动测一次纸芯半径，写进 D110，等卷径超过 R0+50 再切实时值，这一段用固定 T0 过渡。

5.3 现象：PID 输出长期顶在上限，换卷后长时间不回落

现象是 D500 长期停在 2000，张力却达不到设定，换卷后输出还是下不来，要等很久才恢复。原因通常是积分饱和：张力偏差一直存在，积分项累加到上限，输出被限幅卡住，即使偏差反向，积分也要花很长时间退出来。另一种可能是输出限幅值设得比执行机构实际能力大，PID 以为还能加，实际已经到顶。

处置方法：把积分上限 D404 设成输出上限的 50%~70%，别让积分单独把输出顶死；输出限幅 D405 按机械最大张力折算，不要拍脑袋写 4000；换卷时切手动，把 D500 清零，同时把 PID 积分项复位。FX3U 的 PID 指令没有单独的积分清零位，常见做法是切手动时把 D400 参数区里的积分项写 0，或者用PID使能断开一个扫描周期再接通。

还有一个隐蔽原因：正反作用接反。张力低于设定时输出应该增大，如果程序里做了减法，输出会往反方向走，最后顶在下限或上限。排查时切手动，给固定输出，看张力变化方向，确认后再看 PID 的正反作用设置。这个错误不常见，但一旦出现，调参数调一天也调不出来。

5.4 现象：模拟量读数漂移，空载也有几十个单位

现象是设备没带料，张力显示也在 0 附近漂，有时几十个单位，有时上百。原因分电气和程序两类：电气上是屏蔽层没单端接地、信号线和动力线走同一个线槽、传感器供电地和 PLC 地不是同一点；程序上是滤波太轻、量程换算用了 16 位乘法溢出、零点没标定。先看原始 BFM 值，如果原始值就在跳，问题在接线和传感器；如果原始值稳、换算后跳，问题在程序。

处置顺序：第一步，把屏蔽层在 PLC 侧单端接地，信号线远离变频器输出线；第二步，模拟量输入加 RC 滤波，程序里做 8 点移动平均；第三步，空载时记录原始值，把零点偏移写到补偿寄存器，测量值减掉偏移；第四步，检查MUL是否溢出，原始值 4000 乘 1000 已经超 16 位，改用DMUL或者先除后乘。

现场排查最怕一上来就改 PID 参数。先把信号链路查清楚，原始值稳了，再谈闭环。张力传感器的量程和 PLC 换算系数要对得上，传感器标 0~1000 N、输出 0~10 V，PLC 却按 0~500 N 换算，PID 永远调不准。

6. 调试与验证：带料前先跑完这五步，能省掉一半现场返工

6.1 静态标定与空载走线

静态标定先做三件事：伺服电子齿轮比、模拟量输入零点、模拟量输出量程。电子齿轮比用机械走 100 mm 对应的脉冲数反算，写进 D20 的换算系数；模拟量输入空载时读 BFM，把偏移写进补偿寄存器；模拟量输出给 D500 固定 1000，用万用表量模块输出，确认对应 5 V 或 12 mA，不对就改换算系数。这三步不做，后面带料调张力就是黑匣子。

空载走线看三个动作：伺服使能是否正常、方向位是否和机械一致、模式切换时轴有没有抖。我一般会用手持监控盯着 D500 和 BFM 输出，模式切换前先写零转矩，切换后等 100 ms 再给给定。空载时还要验证锥度计算的端点：强制 D100 等于 R0，看 D216 是否等于 T0；强制 D100 等于 R1，看 D216 是否等于 T1；中间取一点，看是否落在直线上。

6.2 低速带料与升速验证

带料先跑 10% 线速度，观察张力显示和实际手感。低速段重点看起步冲高和锥度起点，PID 先用手动给固定输出，等张力稳定再切自动。自动后先给一组保守参数：P=100、I=30、D=5，输出限幅先设 50%，等稳定后再逐步放开。升速按 10%、30%、50%、80% 分四段，每段稳定 30 s，记录张力偏差和输出波动。

升速过程中如果张力偏差随速度增大，先看加减速前馈和卷径计算，不要急着加 P。速度越高，卷径计算周期和滤波延迟的影响越明显，P 加太大只会让输出更抖。我一般会在 80% 速度段录一段趋势，把 D104、D500、D100 三个量放在一起看，张力偏差和卷径变化对不上时，问题多半在卷径来源，不在 PID。

从那以后我每次接分切机程序，都强制先把卷径、张力、PID 输出三组趋势录一遍再带料，静态标定不过关绝不升速。希望帮到你。

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