新的设计*避免了CPU重启时带来的增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增塑剂含量的性。
(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,为保证滤棒,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难。
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。
原的PLC扫描一周的时间高达几十毫秒,显然不要求。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运行速度再进行纸圈拼接。这种降速接纸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。为这种影响,笔者采用了不降速拼接的。
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。接纸速度的势必使纸圈的静力同等上升。如果转速斜坡率过高会产生很大的静力,该力会纸圈。如果转速斜坡率过低,拼接时的纸圈浪费将。
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。
3 程序设计
程序设计采用了结构化设计,将所需实现的各主要功能编制成为S7-300中的用户功能块(FC块),在主程序循环模块(组织块OB1)中调用这些已经编制好的子程序。
程序设计分成硬件设计和设计两方面。在硬件方面针对要求进行设计,在方面则按需要编制了速度计算模块、和故障模块、伺服电机执行模块、增塑剂执行模块、生产统计计算模块等FC块和预设、保持及生产数据的数据块DB块。
(1) 硬件设计与组态
本在S7-300的硬件方面采用了1块PS307 5A电源模块,1块CPU-315-2DP,4块24V/0V 321数字量输入模块,3块24V/0.5A 322数字量输出模块,1块FM352-2高速计数模块,2块331模拟量输入模块,1块332模拟量输出模块以及用于DP总线通讯的IM153-1通讯模块1块。
S7-300设备为5个伺服电机的DP通讯端。
对上述硬件按要求进行组态,分别占据Profibus-DP通讯端的2、3~7和9号站,具体硬件组态如图3所示。