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岳陽(yáng)西門(mén)子PLC代理商
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SIEMENS潯之漫智控技術(shù)（上海）有限公司
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S7-300啟動(dòng)時(shí)的組織塊OB100在CPU啟動(dòng)中只執(zhí)行一次的特性，對(duì)增塑劑伺服電機(jī)的控制方式依據(jù)機(jī)組不同的啟動(dòng)狀態(tài)采取了不同響應(yīng)曲線(xiàn)下的控制方法。具體來(lái)說(shuō)，在CPU啟動(dòng)時(shí)（此時(shí)增塑劑存儲(chǔ)量必定為零），通過(guò)啟動(dòng)組織塊OB100中送出高速運(yùn)轉(zhuǎn)命令至增塑劑伺服電機(jī)，使控制曲線(xiàn)成為欠阻尼響應(yīng)狀態(tài)以實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)器中增塑劑的快速積累。而在非CPU啟動(dòng)狀態(tài)，控制增塑劑伺服電機(jī)的FC功能塊將送出普通速度命令，使控制曲線(xiàn)成為比較接近臨界阻尼的過(guò)阻尼響應(yīng)狀態(tài)。
新的設(shè)計(jì)*避免了CPU重啟時(shí)帶來(lái)的增塑劑積累過(guò)慢的問(wèn)題、減少了廢品數(shù)量，因此這樣的設(shè)計(jì)不會(huì)影響正常生產(chǎn)狀況時(shí)增塑劑含量的穩(wěn)定性?！ ?
(2) 對(duì)濾棒剔除支數(shù)的計(jì)算策略
在纖維濾棒成型機(jī)的生產(chǎn)中，為保證濾棒質(zhì)量，每當(dāng)速度低于一定的設(shè)定值時(shí)，機(jī)組就會(huì)剔除此時(shí)的濾棒。此時(shí)機(jī)組的速度是不斷變化的，按通常方式無(wú)法計(jì)算出具體的剔除支數(shù)。這對(duì)統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)效率帶來(lái)了相當(dāng)?shù)睦щy?！ ?
筆者可以得到動(dòng)態(tài)的車(chē)速反饋，但這條反饋曲線(xiàn)是不斷波動(dòng)和變化的非線(xiàn)性曲線(xiàn)。對(duì)于非線(xiàn)性曲線(xiàn)，數(shù)學(xué)上只能夠采用面積積分求解的計(jì)算方法。對(duì)于此項(xiàng)目就是要求給出一定時(shí)間內(nèi)主電機(jī)的圓周行程，即機(jī)組一段時(shí)間內(nèi)所生產(chǎn)的濾棒長(zhǎng)度?！?
從這一角度出發(fā)，筆者考慮采用了對(duì)車(chē)速進(jìn)行模擬積分的計(jì)算方法，即從積分的基本定義出發(fā)，求出剔除時(shí)間內(nèi)的濾棒生產(chǎn)長(zhǎng)度L=Σ(Δv*Δt)，再除以單個(gè)濾棒長(zhǎng)度得剔除支數(shù)的計(jì)算方法。
按照積分的定義要求，積分求解是在一定條件下才能夠成立。這個(gè)條件就是Δt要足夠的小即Δt→0。在實(shí)際過(guò)程中，近似認(rèn)為Δt=20ms時(shí)可以滿(mǎn)足條件。此時(shí)，計(jì)算得出的濾棒支數(shù)與實(shí)際濾棒支數(shù)的誤差在±3支以?xún)?nèi)。在精度上，以高生產(chǎn)速度3300支/分鐘計(jì)（此時(shí)濾棒長(zhǎng)度為120mm），±3支的精度是*可以滿(mǎn)足精度要求。所以筆者認(rèn)為只要將Δt控制在20ms時(shí)就可以滿(mǎn)足積分求解的條件?！ ?
原系統(tǒng)的PLC掃描一周的時(shí)間高達(dá)幾十毫秒，顯然不滿(mǎn)足要求。而此項(xiàng)目采用的S7-315-2DP，其單指令掃描周期為10μs級(jí)、整個(gè)掃描周期被縮短為7~8ms，這樣就滿(mǎn)足了積分計(jì)算的要求。
(3) 對(duì)拼接紙圈的控制策略
改造之前，纖維濾棒成型機(jī)執(zhí)行的是降低運(yùn)行速度再進(jìn)行紙圈拼接。這種降速接紙方式對(duì)實(shí)際生產(chǎn)是不利的：每次降速都會(huì)造成車(chē)速的大幅度變化，影響了濾棒的質(zhì)量。為消除這種影響，筆者采用了不降速拼接的方法?！ ?
不降速拼接和降速拼接并沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別：兩者采用的接紙動(dòng)作一樣，兩者只是在機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制元件上有區(qū)別。接紙速度的提高勢(shì)必使紙圈的靜摩擦力同等上升。如果轉(zhuǎn)速斜坡率過(guò)高會(huì)產(chǎn)生很大的靜摩擦力，該力會(huì)撕裂紙圈。如果轉(zhuǎn)速斜坡率過(guò)低，拼接時(shí)的紙圈浪費(fèi)將增加?！ ?
為避免煩瑣，該項(xiàng)目放棄變頻器對(duì)接紙電機(jī)轉(zhuǎn)速的分段控制。為求出靜摩擦力和紙圈長(zhǎng)度兩者之間的優(yōu)控制，筆者對(duì)接紙電機(jī)上升時(shí)間采取優(yōu)篩選法。通過(guò)優(yōu)篩選法得到的電機(jī)上升時(shí)間大約為3.4s?？紤]到生產(chǎn)情況及電磁閥等器件的時(shí)滯效應(yīng)，將這一時(shí)間進(jìn)一步放寬為3.5s?！ ?
3 程序設(shè)計(jì)
程序設(shè)計(jì)采用了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，將所需實(shí)現(xiàn)的各主要功能編制成為S7-300中的用戶(hù)功能塊（FC塊），在主程序循環(huán)模塊（組織塊OB1）中調(diào)用這些已經(jīng)編制好的子程序?！ ?
程序設(shè)計(jì)分成硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩方面。在硬件方面針對(duì)系統(tǒng)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，在軟件方面則按需要編制了速度計(jì)算模塊、報(bào)警和故障模塊、伺服電機(jī)執(zhí)行模塊、增塑劑執(zhí)行模塊、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)計(jì)算模塊等FC塊和預(yù)設(shè)、保持系統(tǒng)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊DB塊。
(1) 硬件設(shè)計(jì)與組態(tài)
本系統(tǒng)在S7-300的硬件方面采用了1塊PS307 5A電源模塊，1塊CPU-315-2DP，4塊24V/0V SM321數(shù)字量輸入模塊，3塊24V/0.5A SM322數(shù)字量輸出模塊，1塊FM352-2高速計(jì)數(shù)模塊，2塊SM331模擬量輸入模塊，1塊SM332模擬量輸出模塊以及用于DP總線(xiàn)通訊的IM153-1通訊模塊1塊?！ ?
S7-300外圍設(shè)備為5個(gè)伺服電機(jī)的DP通訊端。
對(duì)上述硬件按要求進(jìn)行組態(tài)，分別占據(jù)Profibus-DP通訊端的2、3~7和9號(hào)站，具體硬件組態(tài)如圖3所示。