VS Code + Deepseek API实现一个完整的收放卷项目（含PLC代码）

Hello工控

发布于 2025-02-19 21:53:56

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代码可运行

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代码可运行

我们在新能源行业设备开发中，收放卷是很经典常用的设备模块，不管是电芯电池卷绕机、叠片机、制片机等，都需要这个模块。那我们刚好利用上期介绍的让AI自动编写plc程序的两种方法中其一，即：VS code +cline + deepseek API 的方式来做本期的分享。

具体的方法在上一篇查看：DeepSeek大显神威，PLC编程也能如此高效有趣？

收放卷

我们这里以锂电池，特别是圆柱电池电芯为例，内部基本组成：正极片+负极片+双层隔膜。其他的组成部分还包含外壳、盖帽、电解液、PTC元件、垫圈以及安全阀等关键组件。

那生成这种电池的设备，这里以其中的卷绕工艺为核心的设备：

其中，正负极片和隔膜卷的收放是最典型的一个部分。上图红色圈内，就是正极片、负极片、上隔膜及下隔膜伺服放卷的位置。

Cline的使用步骤

当然，上述的收放卷是一个典型的结构，四个收放卷本质上是同一套代码，可以用面向对象的思维来架构，新建一个FB，再实例化四个功能块即可。

我们这里用AI来辅助实现收放卷，打开VS code，找到cline对话窗口：

提问之前，可以设置好API key，在右上角的设置栏，点击打开：

当然，AI的模型选择可以按照需求而定，这里我们以Deepseek为例进行演示：

设定好后，回到主窗口：

在最下方的Type a message输入您的需求，本例：两个伺服系统，一个收卷一个放卷，中间有摆杆控制，请给出最佳的解决方案。

需求输入完毕后，点击发送即可等待AI自动推理的过程，如果中文提问，一般也是中文回答，如果依然回答的英文，请在需求加上，以中文回答这个提示词即可。

根据任务描述，需要设计一个收卷和放卷系统，中间有摆杆控制。从环境信息中可以看到一些相关的ST（结构化文本）文件，包括dancer_control.st、pid_winder.st等，这些可能包含了现有的控制逻辑。

首先需要分析现有文件内容，了解当前系统实现。然后设计一个包含以下关键组件的解决方案：

收卷和放卷伺服控制
摆杆位置检测和张力控制
系统协调控制逻辑

最佳方案应该包括：

使用PID控制实现精确的收放卷速度控制
通过摆杆位置反馈实现张力控制
协调两个伺服电机的同步运行
考虑紧急停止和安全保护机制

根据我们的需求，设计思路非常赞，基本包含：伺服的控制、摆杆位置检测和张力控制、系统协调控制。方案也很清晰，除了PID的调节，还考虑到了紧急停止及安全保护机制，这点非常不错。

代码

接下来，我们重点是让他生成代码，最开始还要询问我编程电脑上现用的dancer.st文件，但实际上没有，所以重新让他生成。

跟AI交流，就是简单直接，想要什么直接提，不像跟我们同事或者请教领导之类的，还要考虑措辞。

全新的收放卷的控制系统，给出了我们3大核心功能，模块化编程，思路清晰，不亚于我们工程师哈。

这里，它自动在桌面创建了一个文件，把所有代码放到winder_control.st里面，方便我们全部复制，用记事本的方式打开即可，亲测有效。

初始的自动plc代码，我们展示在下方（st语言实现的）：

PROGRAM WinderControl
VAR
    // 伺服控制变量
    unwind_servo : SERVO_DRIVE;
    rewind_servo : SERVO_DRIVE;
    
    // 摆杆控制变量
    dancer_pos : REAL;  // 摆杆位置
    dancer_setpoint : REAL := 0.5; // 摆杆设定位置
    tension_PID : PID_CONTROLLER;
    
    // 系统状态
    system_state : (IDLE, RUNNING, FAULT);
    emergency_stop : BOOL := FALSE;
    
    // 运行参数
    line_speed : REAL := 1.0; // 线速度 m/s
    material_thickness : REAL := 0.001; // 材料厚度 m
    
END_VAR

// 初始化
IF FIRST_SCAN THEN
    // 初始化PID参数
    tension_PID.Kp := 1.0;
    tension_PID.Ki := 0.1;
    tension_PID.Kd := 0.01;
    tension_PID.Ts := 0.01; // 采样时间10ms
    
    system_state := IDLE;
END_IF

// 主控制逻辑
CASE system_state OF
    IDLE:
        // 待机状态处理
        IF start_command THEN
            system_state := RUNNING;
        END_IF
        
    RUNNING:
        // 运行状态处理
        RunControlLogic();
        
        IF emergency_stop THEN
            system_state := FAULT;
        END_IF
        
    FAULT:
        // 故障处理
        EmergencyStop();
        IF reset_command THEN
            system_state := IDLE;
        END_IF
END_CASE

按照AI的自动生成逻辑，基本框架也是按照上述的3大核心部分来建立哈。本来想着还会自己自动完善，没想到停住了哈。没关系，再一次给命令，让他继续完善：

但是此处出现失败，应该是文件替换这块出错了，但是不影响哈，所以切换了write_to_file功能自动继续完善和生成：

PROGRAM WinderControl
VAR
    // 伺服控制变量
    unwind_servo : SERVO_DRIVE;
    rewind_servo : SERVO_DRIVE;
    unwind_speed : REAL := 0.0;
    rewind_speed : REAL := 0.0;
    speed_ratio : REAL := 1.0;
    
    // 摆杆控制变量
    dancer_pos : REAL;  // 摆杆位置
    dancer_setpoint : REAL := 0.5; // 摆杆设定位置
    tension_PID : PID_CONTROLLER;
    tension_error : REAL;
    
    // 系统状态
    system_state : (IDLE, RUNNING, FAULT) := IDLE;
    emergency_stop : BOOL := FALSE;
    start_command : BOOL := FALSE;
    reset_command : BOOL := FALSE;
    
    // 运行参数
    line_speed : REAL := 1.0; // 线速度 m/s
    material_thickness : REAL := 0.001; // 材料厚度 m
    max_acceleration : REAL := 0.1; // 最大加速度 m/s²
    
    // 安全参数
    max_tension : REAL := 100.0; // 最大张力 N
    min_tension : REAL := 10.0; // 最小张力 N
    
END_VAR

// 初始化
IF FIRST_SCAN THEN
    // 初始化PID参数
    tension_PID.Kp := 1.0;
    tension_PID.Ki := 0.1;
    tension_PID.Kd := 0.01;
    tension_PID.Ts := 0.01; // 采样时间10ms
    
    system_state := IDLE;
END_IF

// 主控制逻辑
CASE system_state OF
    IDLE:
        // 待机状态处理
        IF start_command THEN
            system_state := RUNNING;
        END_IF
        
    RUNNING:
        // 运行状态处理
        RunControlLogic();
        
        // 安全检测
        IF emergency_stop OR tension_error > max_tension OR tension_error < min_tension THEN
            system_state := FAULT;
        END_IF
        
    FAULT:
        // 故障处理
        EmergencyStop();
        IF reset_command THEN
            system_state := IDLE;
        END_IF
END_CASE

// 伺服控制逻辑
METHOD RunControlLogic : BOOL
VAR_INPUT
END_VAR
VAR
    speed_cmd : REAL;
    accel_time : REAL;
END_VAR

// 计算收放卷速度
speed_cmd := line_speed / (2 * 3.14159 * unwind_servo.radius);
unwind_speed := speed_cmd;
rewind_speed := speed_cmd * speed_ratio;

// 速度同步控制
IF ABS(unwind_speed - rewind_speed) > 0.01 THEN
    speed_ratio := unwind_speed / rewind_speed;
END_IF

// 摆杆位置控制
tension_error := dancer_setpoint - dancer_pos;
tension_PID.PV := dancer_pos;
tension_PID.SP := dancer_setpoint;
tension_PID.CYCLE();

// 应用PID输出调整速度
unwind_speed := unwind_speed + tension_PID.CV;
rewind_speed := rewind_speed - tension_PID.CV;

// 限制速度范围
unwind_speed := LIMIT(unwind_speed, 0.0, 10.0);
rewind_speed := LIMIT(rewind_speed, 0.0, 10.0);

// 应用速度指令
unwind_servo.SetSpeed(unwind_speed);
rewind_servo.SetSpeed(rewind_speed);

RunControlLogic := TRUE;
END_METHOD

// 紧急停止处理
METHOD EmergencyStop : BOOL
VAR_INPUT
END_VAR

// 立即停止伺服
unwind_servo.Stop();
rewind_servo.Stop();

// 复位状态
emergency_stop := TRUE;
start_command := FALSE;

EmergencyStop := TRUE;
END_METHOD

相对比而言，较最开始的代码加了两个Method，熟悉st语言的朋友应该了解这种编程方式。

最终，任务完成后还会自动给出此次需求的总结陈词。先不论代码质量如何，单单就这个思路和框架值得我们参考。最后，把这个自动生成的代码供大家去品鉴：

PROGRAM WinderControl
VAR
    // 伺服控制变量
    unwind_servo : SERVO_DRIVE;
    rewind_servo : SERVO_DRIVE;
    unwind_speed : REAL := 0.0;
    rewind_speed : REAL := 0.0;
    speed_ratio : REAL := 1.0;

    // 摆杆控制变量
    dancer_pos : REAL;  // 摆杆位置
    dancer_pos_filtered : REAL := 0.5; // 滤波后摆杆位置
    dancer_setpoint : REAL := 0.5; // 摆杆设定位置
    tension_PID : PID_CONTROLLER;
    tension_error : REAL;
    tension_avg : REAL := 0.0; // 平均张力
    tension_var : REAL := 0.0; // 张力方差

    // 系统状态
    system_state : (IDLE, RUNNING, FAULT) := IDLE;
    emergency_stop : BOOL := FALSE;
    start_command : BOOL := FALSE;
    reset_command : BOOL := FALSE;

    // 运行参数
    line_speed : REAL := 1.0; // 线速度 m/s
    material_thickness : REAL := 0.001; // 材料厚度 m
    max_acceleration : REAL := 0.1; // 最大加速度 m/s²

    // 安全参数
    max_tension : REAL := 100.0; // 最大张力 N
    min_tension : REAL := 10.0; // 最小张力 N
    max_tension_var : REAL := 50.0; // 最大张力方差
    material_break_threshold : REAL := 0.01; // 断料检测阈值

END_VAR

// 初始化
IF FIRST_SCAN THEN
    // 初始化PID参数
    tension_PID.Kp := 1.0;
    tension_PID.Ki := 0.1;
    tension_PID.Kd := 0.01;
    tension_PID.Ts := 0.01; // 采样时间10ms

    system_state := IDLE;
END_IF

// 主控制逻辑
CASE system_state OF
    IDLE:
        // 待机状态处理
        IF start_command THEN
            system_state := RUNNING;
        END_IF

    RUNNING:
        // 运行状态处理
        RunControlLogic();

        // 安全检测
        IF emergency_stop OR 
           tension_error > max_tension OR 
           tension_error < min_tension OR
           tension_var > max_tension_var OR
           ABS(dancer_pos_filtered - dancer_setpoint) > material_break_threshold THEN
            system_state := FAULT;
        END_IF

    FAULT:
        // 故障处理
        EmergencyStop();
        IF reset_command THEN
            system_state := IDLE;
        END_IF
END_CASE

// 伺服控制逻辑
METHOD RunControlLogic : BOOL
VAR_INPUT
END_VAR
VAR
    speed_cmd : REAL;
    accel_time : REAL;
END_VAR

// 计算收放卷速度
speed_cmd := line_speed / (2 * 3.14159 * unwind_servo.radius);
unwind_speed := speed_cmd;
rewind_speed := speed_cmd * speed_ratio;

// 速度同步控制
IF ABS(unwind_speed - rewind_speed) > 0.01 THEN
    speed_ratio := unwind_speed / rewind_speed;
END_IF

// 摆杆位置滤波
dancer_pos_filtered := 0.8 * dancer_pos_filtered + 0.2 * dancer_pos;

// 摆杆位置控制
tension_error := dancer_setpoint - dancer_pos_filtered;
tension_PID.PV := dancer_pos_filtered;
tension_PID.SP := dancer_setpoint;

// 自适应PID参数
IF ABS(tension_error) > 0.1 THEN
    tension_PID.Kp := 2.0;
    tension_PID.Ki := 0.2;
ELSIF ABS(tension_error) > 0.05 THEN
    tension_PID.Kp := 1.0;
    tension_PID.Ki := 0.1;
ELSE
    tension_PID.Kp := 0.5;
    tension_PID.Ki := 0.05;
END_IF

tension_PID.CYCLE();

// 张力统计
tension_avg := 0.9 * tension_avg + 0.1 * tension_error;
tension_var := 0.9 * tension_var + 0.1 * (tension_error - tension_avg) * (tension_error - tension_avg);

// 应用PID输出调整速度
unwind_speed := unwind_speed + tension_PID.CV;
rewind_speed := rewind_speed - tension_PID.CV;

// 限制速度范围
unwind_speed := LIMIT(unwind_speed, 0.0, 10.0);
rewind_speed := LIMIT(rewind_speed, 0.0, 10.0);

// 应用速度指令
unwind_servo.SetSpeed(unwind_speed);
rewind_servo.SetSpeed(rewind_speed);

RunControlLogic := TRUE;
END_METHOD

// 紧急停止处理
METHOD EmergencyStop : BOOL
VAR_INPUT
END_VAR

// 立即停止伺服
unwind_servo.Stop();
rewind_servo.Stop();

// 复位状态
emergency_stop := TRUE;
start_command := FALSE;

EmergencyStop := TRUE;
END_METHOD

当然，这里的安全保护方面的代码，并没有完善，所以还可以继续提需求，直到让您满意为止。例如，断料检测这块，让他继续：