西门子CPU模块SR30上海

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 KDF2纤维滤棒成型机组是烟厂生产滤棒的设备。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；电控相对落后；生产比较差，噪音响；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，笔者参照上的高速滤棒成型设备的设计原理，结合国内市场的需求和机组的特点，运用伺服传动的优良特性及PLC在工业控制中的优势，设计了此套控制。

1 概述 　　 纤维滤棒成型机组控制和传动采用了Lenze公司的伺服、Digital公司的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、塑剂添加、卷制成形、刀盘切断和排列装盘的生产滤棒。

2 控制策略

(1) 对塑剂添加的控制策略 　　 起初延用原的欠阻尼响应曲线的控制。但是，在实际调试中，发现该控制存在一定的缺陷，具体为：每天*次上电开机时，塑剂存储器中塑剂积累时间过长，造成一段时间内滤棒塑剂含量过低。根据售后服务部门的反馈，某些烟厂为保滤棒往往会剔除*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重启组都会停机，并排空存储器中的塑剂。由于欠阻尼响应到达设定值时间过长，造成开始阶段滤棒塑剂含量过低。日常生产班次中，每次停机不排空塑剂，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zui的控制，这种响应既实现了控制的性又实现了控制的性；过阻尼响应是为了性牺牲性；欠阻尼响应则是为了性牺牲性。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启动时使用欠阻尼响应曲线，其理由是：CPU启动状态下，对塑剂积累时间的要求于塑剂含量的性；而其他状态下使用过阻尼响应曲线，此时对含量的要求于积累的性。　 　　 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，对塑剂伺服电机的控制依据机组不同的启动状态采取了不同响应曲线下的控制。具体来说，在CPU启动时（此时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塑剂的积累。而在非CPU启动状态，控制塑剂伺服电机的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。　 　　 新的设计避免了CPU重启时带来的塑剂积累过慢的问题、了废品数量，因此这样的设计不会影响正常生产状况时塑剂含量的性。

(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，为保滤棒，每当速度低于一定的设定值时，机组就会剔除此时的滤棒。此组的速度是不断变化的，按通常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。　　 　　 笔者可以动态的车速反馈，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。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，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。　　 　　 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。在实际中，近似认为Δt=20ms时可以条件。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zui高生产速度3300支/分钟计（此时滤棒长度为120mm），±3支的精度是可以精度要求。所以笔者认为只要将Δt控制在20ms时就可以积分求解的条件。