西門子CPU模塊SR30上海

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 KDF2纖維濾棒成型機組是煙廠生產濾棒的設備。經過十幾年的應用，原有機組逐漸顯示出技術上的局限性：機械結構復雜；電控相對落后；生產比較差，噪音響；度高，能源利用率低等。因此，原有機組越來越不適應現代生產要求。 　　 為此，筆者參照上的高速濾棒成型設備的設計原理，結合國內市場的需求和機組的特點，運用伺服傳動的優良特性及PLC在工業控制中的優勢，設計了此套控制。

1 概述 　　 纖維濾棒成型機組控制和傳動采用了Lenze公司的伺服、Digital公司的式控制屏和西門子公司的PLC，分別通過MPI和DP通訊控制。 　　 纖維濾棒成型機通過二次、塑劑添加、卷制成形、刀盤切斷和排列裝盤的生產濾棒。

2 控制策略

(1) 對塑劑添加的控制策略 　　 起初延用原的欠阻尼響應曲線的控制。但是，在實際調試中，發現該控制存在一定的缺陷，具體為：每天*次上電開機時，塑劑存儲器中塑劑積累時間過長，造成一段時間內濾棒塑劑含量過低。根據售后服務部門的反饋，某些煙廠為保濾棒往往會剔除*盒濾棒。這樣會有較大的浪費。

產生這種情況是因為煙廠每天工作結束時或者CPU重啟組都會停機，并排空存儲器中的塑劑。由于欠阻尼響應到達設定值時間過長，造成開始階段濾棒塑劑含量過低。日常生產班次中，每次停機不排空塑劑，而是在存儲器中保有一定儲存量。　　 　　 根據自動控制原理，車速斜坡響應可以分為過阻尼響應、臨界阻尼響應和欠阻尼響應。理論上說，臨界阻尼響應是zui的控制，這種響應既實現了控制的性又實現了控制的性；過阻尼響應是為了性犧牲性；欠阻尼響應則是為了性犧牲性。然而，臨界阻尼由于條件過于苛刻，在實際控制中是無法實現的。　　 　　 根據剩余的兩種響應曲線的特性，筆者認為CPU啟動時使用欠阻尼響應曲線，其理由是：CPU啟動狀態下，對塑劑積累時間的要求于塑劑含量的性；而其他狀態下使用過阻尼響應曲線，此時對含量的要求于積累的性。　 　　 因此，利用S7-300啟動時的組織塊OB100在CPU啟動中只執行一次的特性，對塑劑伺服電機的控制依據機組不同的啟動狀態采取了不同響應曲線下的控制。具體來說，在CPU啟動時（此時塑劑存儲量必定為零），通過啟動組織塊OB100中送出高速運轉命令至塑劑伺服電機，使控制曲線成為欠阻尼響應狀態以實現對存儲器中塑劑的積累。而在非CPU啟動狀態，控制塑劑伺服電機的FC功能塊將送出普通速度命令，使控制曲線成為比較接近臨界阻尼的過阻尼響應狀態。　 　　 新的設計避免了CPU重啟時帶來的塑劑積累過慢的問題、了廢品數量，因此這樣的設計不會影響正常生產狀況時塑劑含量的性。

(2) 對濾棒剔除支數的計算策略 　　 在纖維濾棒成型機的生產中，為保濾棒，每當速度低于一定的設定值時，機組就會剔除此時的濾棒。此組的速度是不斷變化的，按通常無法計算出具體的剔除支數。這對統計生產效率帶來了相當的困。　　 　　 筆者可以動態的車速反饋，但這條反饋曲線是不斷波動和變化的非線性曲線。對于非線性曲線，數學上只能夠采用面積積分求解的計算。對于此項目就是要求給出一定時間內主電機的圓周行程，即機組一段時間內所生產的濾棒長度。　 　　 從這一角度出發，筆者考慮采用了對車速進行模擬積分的計算，即從積分的基本定義出發，求出剔除時間內的濾棒生產長度L=Σ(Δv*Δt)，再除以單個濾棒長度得剔除支數的計算。　　 　　 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。這個條件就是Δt要足夠的小即Δt→0。在實際中，近似認為Δt=20ms時可以條件。此時，計算得出的濾棒支數與實際濾棒支數的誤差在±3支以內。在精度上，以zui高生產速度3300支/分鐘計（此時濾棒長度為120mm），±3支的精度是可以精度要求。所以筆者認為只要將Δt控制在20ms時就可以積分求解的條件。