中山地区西门子模块代理商

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通过 IO‑Link 实现过程透明度

高系统可用性和数据透明度是通过将创新控制技术连接至控制系统也必须满足的市场需求。为此，需要在自动化中实现系统的诊断概念和高效的参数数据处理。

借助 IO‑Link 通信标准，在开关设备和控制器之间建立通信链路，这允许高效地交换数据。因此，根据标准电缆，可以轻松地将参数、过程和诊断数据以及测量值集成到设备自动化中。例如，可用的诊断数据允许快速检测潜在错误，从而避免过长的设备停机时间。

由于它们的基本功能，例如：过载保护（用于 IO‑Link 的 SIRIUS 3RB24 电子过载继电器），许多控制都有测量值。通过 IO‑Link 实现的可用性目前允许在早期阶段得出与应用中的磨损相关的结论。

与此同时，通过 IO‑Link 进行参数化的选项不仅在更改与运行时间相关的参数时支持该设备，而且在更换设备时支持该设备。例如，若为备件，可以通过通信系统将参数快速地传输到新设备。

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西门子是国外的一个品牌，西门子洗衣机是大家使用都感觉较好的一个品牌洗衣机，但是在使用一段时间后总有发生故障的那，近西门子洗衣机维修中心接到一台西门子洗衣机发生这样的故障现象问题，洗衣机维修简单过程如下：

　　西门子滚筒洗衣机两个故障现象分析及维修实例

　　故障现象：开机电源灯亮，整机不工作。

　　分析与检修：电源灯亮，说明主开关及滤波组件正常，测门开关之后无电，估计门开关有故障。门开关的结构原理是由PTC通电发热，使双金属簧片变形闭合，同时使门锁自锁，以使洗衣在工作中不能打开门，只有断电源2分钟后才能把门打开，以确保安全。

　　断电拆下门开关，摇晃时听到内部有碎块响声，小心撬开塑封边缘，看到陶瓷PTC(正常时常温阻值为800Ω)元件有打火烧焦断裂多处，换一个同类门开关后开机，一切正常。为检修方便，现用500型万用表电阻挡测出该机各负载件正常阻值如下：程控器微电机6kΩ;排水泵150Ω;加热器30Ω;进水电磁阀4kΩ;电机的激磁绕组4Ω、电枢绕组2.5Ω、测速绕组110Ω。

　　故障现象：通电后指示灯亮，程控器工作，电动机不转。

　　分析与检修：此洗衣机的运转电机为单相串激电动机。工作转速范围500～800r/min，为了调节串激电机转速，控制电路中单独设置一个调速板，配合程控器，使电机在洗涤、脱水等工作状态下产生相应的转速。

　　断电后用万用表测电机电枢、定子、测速绕组的阻值都正常;也无烧焦痕迹。开机后等洗涤程序到时，测调速板AC端有电(据实物测绘的调速板电路如附图所示)。再测调速板N与F端(也就是双向可控硅T1、T2端)有AC220V，说明可控硅在截止状态。再测调速集成块TDA1085的{13}脚，有控制电压到可控硅的控制G极，断电焊下双向可控硅测量，发现控制极与其他脚间已开路。因找不到原型号(BTB24.600B)双向可控硅，试用国产型号3CTS10双向可控硅代换，装机后，电机运转正常。

KDF2纤维滤棒成型机组是烟厂生产卷烟滤棒的设备。经过十几年的应用，原有机组逐渐显示出技术上的局限性：机械结构复杂；电控系统相对落后；生产环境比较差，噪音响；维修难度高，能源利用率低等。因此，原有机组越来越不适应现代生产要求。
为此，笔者参照上先进的高速滤棒成型设备的设计原理，结合的需求和机组的特点，运用伺服传动系统的优良特性及PLC在工业控制中的优势，设计了此套控制系统。
1 系统概述
纤维滤棒成型机组控制和传动系统采用了Lenze公司的伺服系统、Digital公司的触摸式控制屏和西门子公司的PLC，分别通过MPI和DP通讯控制。

纤维滤棒成型机通过二次开松、增塑剂添加、卷制成形、刀盘切断和排列装盘的过程生产滤棒。 
2 控制策略　　 
(1) 对增塑剂添加的控制策略
起初延用原系统的欠阻尼响应曲线的控制方式。但是，在实际调试过程中，发现该控制方式存在一定的缺陷，具体表现为：每天次上电开机时，增塑剂存储器中增塑剂积累时间过长，造成一段时间内滤棒增塑剂含量过低。根据售后服务部门的反馈，某些烟厂为保证滤棒质量往往会剔除盒滤棒。这样会有较大的浪费。　　 
产生这种情况是因为烟厂每天工作结束时或者CPU重启时机组都会停机，并排空存储器中的增塑剂。由于欠阻尼响应到达设定值时间过长，造成开始阶段滤棒增塑剂含量过低。日常生产班次中，每次停机不排空增塑剂，而是在存储器中保有一定储存量。　　 
根据自动控制原理，车速斜坡响应可以分为过阻尼响应、临界阻尼响应和欠阻尼响应。理论上说，临界阻尼响应是理想的控制方式，这种响应方式既实现了控制的快速性又实现了控制的稳定性；过阻尼响应是为了稳定性牺牲快速性；欠阻尼响应则是为了快速性牺牲稳定性。然而，临界阻尼由于条件过于苛刻，在实际控制中是无法实现的。　　 
根据剩余的两种响应曲线的特性，笔者认为CPU启动时好使用欠阻尼响应曲线，其理由是：CPU启动状态下，对增塑剂积累时间的要求优先于增塑剂含量的稳定性；而其他状态下使用过阻尼响应曲线，此时对含量的稳定要求优先于积累的快速性。　 
因此，利用S7-300启动时的组织块OB100在CPU启动中只执行一次的特性，对增塑剂伺服电机的控制方式依据机组不同的启动状态采取了不同响应曲线下的控制方法。具体来说，在CPU启动时（此时增塑剂存储量必定为零），通过启动组织块OB100中送出高速运转命令至增塑剂伺服电机，使控制曲线成为欠阻尼响应状态以实现对存储器中增塑剂的快速积累。而在非CPU启动状态，控制增塑剂伺服电机的FC功能块将送出普通速度命令，使控制曲线成为比较接近临界阻尼的过阻尼响应状态。　 
新的设计完全避免了CPU重启时带来的增塑剂积累过慢的问题、减少了废品数量，因此这样的设计不会影响正常生产状况时增塑剂含量的稳定性。　　 
(2) 对滤棒剔除支数的计算策略
在纤维滤棒成型机的生产中，为保证滤棒质量，每当速度低于一定的设定值时，机组就会剔除此时的滤棒。此时机组的速度是不断变化的，按通常方式无法计算出具体的剔除支数。这对统计生产效率带来了相当的困难。　　 
笔者可以得到动态的车速反馈，但这条反馈曲线是不断波动和变化的非线性曲线。对于非线性曲线，数学上只能够采用面积积分求解的计算方法。对于此项目就是要求给出一定时间内主电机的圆周行程，即机组一段时间内所生产的滤棒长度。　 
从这一角度出发，笔者考虑采用了对车速进行模拟积分的计算方法，即从积分的基本定义出发，求出剔除时间内的滤棒生产长度L=Σ(Δv*Δt)，再除以单个滤棒长度得剔除支数的计算方法。　　 
按照积分的定义要求，积分求解是在一定条件下才能够成立。这个条件就是Δt要足够的小即Δt→0。在实际过程中，近似认为Δt=20ms时可以满足条件。此时，计算得出的滤棒支数与实际滤棒支数的误差在±3支以内。在精度上，以高生产速度3300支/分钟计（此时滤棒长度为120mm），±3支的精度是完全可以满足精度要求。所以笔者认为只要将Δt控制在20ms时就可以满足积分求解的条件。　　 
原系统的PLC扫描一周的时间高达几十毫秒，显然不满足要求。而此项目采用的S7-315-2DP，其单指令扫描周期为10μs级、整个扫描周期被缩短为7~8ms，这样就满足了积分计算的要求。　　 
(3) 对拼接纸圈的控制策略
改造之前，纤维滤棒成型机执行的是降低运行速度再进行纸圈拼接。这种降速接纸方式对实际生产是不利的：每次降速都会造成车速的大幅度变化，影响了滤棒的质量。为消除这种影响，笔者采用了不降速拼接的方法。　　 
不降速拼接和降速拼接并没有本质的区别：两者采用的接纸动作一样，两者只是在机械结构和电气控制元件上有区别。接纸速度的提高势必使纸圈的静摩擦力同等上升。如果转速斜坡率过高会产生很大的静摩擦力，该力会撕裂纸圈。如果转速斜坡率过低，拼接时的纸圈浪费将增加。　　 
为避免烦琐，该项目放弃变频器对接纸电机转速的分段控制。为求出静摩擦力和纸圈长度两者之间的优控制，笔者对接纸电机上升时间采取优筛选法。通过优筛选法得到的电机上升时间大约为3.4s。考虑到生产情况及电磁阀等器件的时滞效应，将这一时间进一步放宽为3.5s。