西门子6ES7231-0HF22-0XA0质量保障

西门子6ES7231-0HF22-0XA0质量保障

进入21世纪以来，我国各方面的发展步伐加快，尤其是工业技术的不断提升，与发达国家技术的合作以及自主开发研究有了长足的进步。国内一些科技含量较高的企业、外商独资企业纷纷采用新的电器控制方式，使得我国从上世纪五、六十年代开始逐渐扩大的供电系统，逐步露出了不足之处。

纵观我国的供电方式，随着技术的发展，有了一些进步，忽略了电源污染问题。在比较发达的工业国家，如日本、美国，他们大量采用新的技术，较早地重视了这个问题，一些企业也看中了潜在的商机，纷纷到我国设立办事机构。如的美国英福特公司，在我国的绝大多数省建立了网点，业绩得到了发展。

目前，我国除了自己开发和仿造的新设备外，还大量引进了发达国家的新设备，像德国的西门子公司、日本的欧姆龙公司等。这些设备的共同特点是讲究节约能源，提高效率。普遍采用高周波的变频技术、采用PID触发的线性负载驱动，这些设备的运用，严重地干扰电网，给变电设备造成了严重的威胁。

针对以上存在的问题，结合我公司的具体情况，本文试图从一个侧面论述我公司从发生、发现、直至解决的过程，希望给有关单位提供一些借鉴并作为参考。

我公司从上世纪九十年代以中日合资的方式建立。所用的生产设备主要从日本进口，其中有用欧姆龙公司电器的热处理线，有京东高周波制作会所的感应炉，还有大量的变频设备以驱动和调节各类负载。所有这些都在工作中产生大量的谐波，其中感应炉的工作频率达到500KHZ。经过八年的发展，我公司的设备不断增加，生产能力及总产值逐年提升。搬入科技园区以前，公司用315KVA的变压器，能基本应付生产。但场地和能源已不能适应生产发展的需要，于2002年搬到科技园区。开始运作的时候发现新安装的800KVA变压器存在着噪声大和发热严重的状况。当时我们请了变压器生产厂的工程技术人员来察看，研究解决的办法。在公司领导的支持下，应用户的要求，生产厂同意换一台变压器，以排除变压器的质量问题。由于没有从根本上找出存在的结症，换了变压器以后还是存在同样的问题。本人经过细致的研究和分析，认为是我公司特定的负载有存在反馈和干扰的可能，公司的汪总经理十分支持，同意请市电业局的有关职能部门来测试。经过二个单位的测试，证明我公司的电源确实存在着严重的污染。国家标准的谐波含量应该在1-5%之间，而我们实测是大值20%（现有二份检测报告）。

由于当时正值夏季高温，我公司又即将增加新的一套大功率的加热炉。为应付生产，我们用一台大功率的风机吹着散热，工作容量不到变压器的二分之一，变压器的油温已达到83℃。为了从根本上解决谐波问题，本人查阅了大量资料，结合自己几十年来的工作经验。从各方面了解有关情况：从变压器厂家了解到，目前新增的外商企业，他们对变压器有特殊的要求；我公司的包头强磁公司，曾经因为电源的污染问题，将配电房的补偿电容炸坏，险些造成人身事故；国外有专门治理电源污染的机构。

针对已经查出来的问题，我们邀请有关单位给予整治。各方提出的方案较多，有建议增大油箱容积的；有采用增加电抗器、电容器以抵消谐波的；有在每个负载上安装滤波器的。总的价格需十几万元（我们包头公司的一套设备请北京的一家科研机构安装，费用要十二万，还是手动切换的），总部的有关部门认为，只要能够解决问题，化一些钱是可以的。宁波的这几家单位也没有百分之百的把握。我们当时的要求是，在额定负载下，油箱的温度不要太高，保证变压器的工作安全。从现实看来，要解决以上问题的前提是消除负载中的谐波含量。

本人分析认为，公司设备的谐波是客观存在的。采用堵的方法达不到目的，还是采用疏的办法。分析目前使用的变压器内部结构，三相的接法呈封闭型，负载的谐波（特别是偶次波）始终在内部循环，放射的电磁波碰到变压器的外部屏蔽层又反射过来，由此引起噪声，引起发热。找到了原因以后，本人亲自走访了天元变压器厂，与王总工程师进行技术交流（王总是中国电机工程学会、中国电工学会会员，《变压器》杂志名誉编委）。我们达成了一致的看法，接受了我的建议，换一台结构的变压器。新的变压器内部结构采用封闭和开环相结合的绕制方法。从理论上分析，可以相互抵消大部分奇次谐波。该变压器自八月二十五日投入运行以来，负荷也达到90%以上，一直工作正常，整体只有轻微的温度〈50℃〉。

这次电源领域的难题的解决，始终得到了我公司总经理的大力支持，得到了总部有关部门的支持。它的重要意义在于少化钱，甚至不化钱办成了大事（那台换下来的变压器还可以用）。不但为公司节约了一大笔资金；通过实践，掌握了客观事物的本质，为我市、乃至我国新的科技领域出现的问题提出了一个新的解决方案。

拉幅整理指在拉幅机上将具有一定含湿量的纤维及吸湿性较强的化学纤维的织物幅度缓缓拉宽到规定尺寸，并加热烘燥，消除部分内应力，协调经纬纱状态，使织物幅度整齐划一较为稳定，并改善纬斜等的过程。

　　
　　拉幅定型机的布边控制采用红外探边控制器；传动系统采用交流变频调速；上、下超喂、毛刷轮、出布采用同步电机与主传动的变频专用电机同步运行；控制系统采用全数字式，变频器、PLC、触摸屏、显示器用通信方式组成一体。拉幅定型机的循环风机使用交流变频调速，电机与风机直联；每节烘房温度单独自动控制；其喷风管采用冲孔喷嘴型式，上、下风速比例可调节。
　　
　　欧姆龙整体解决方案及其优势：
　　拉幅定型机控制系统由欧姆龙10”彩色触摸屏NS10、高性能小型PLCCP1H带两块40点扩展模块以及欧姆龙高性能变频器3G3MV、3G3RV构成。其中定型机的主轴、下超位、上超位和毛刷轮由变频器通过Modbus协议进行同步控制，共直流母线方式合理地分配了设备在启停过程中的能量消耗，提高了设备的稳定运转和能量的有效利用。使用6～8台欧姆龙温控器E5□Z控制各节烘房温度。
　　

　　PLC：CP1H
　　快速的处理器，执行基本指令只需0.1μs，特殊指令0.3μs以上
　　大支持320点开关量
　　XA型内藏4入2出模拟量功能，分辩率1/12000
　　标准搭载4轴高速计数器功能（单相100kHz／相位50kHz）和4轴100kHz高速脉冲输出
　　标准搭载USB并联端口
　　串行通讯端口可自由选择RS-232C、RS-485（2端口）
　　支持Hostbbbb、NTbbbb、Compobus/S、DeviceNet、Profibus-DP、Controllerbbbb、EtherNet、协议宏、Modbus-RTU等多种通讯方式及串行PLC连接功能（多9台）
　　支持CPM和CJ1系列PLC的扩展单元
　　丰富的指令用语，包括PID、浮点运算、三角函数等…
　　
　　HMI：NS
　　内置以太网接口，支持Controller bbbb 网络
　　利用标签切换功能，可在同一画面中进行多达16种语言的切换
　　仅需从设备库中拖放智能控件，就可直接访问各种设备
　　可以在个人电脑上进行屏幕仿真
　　图象文件（bmp、jpg）以32000色高分辨率显示
　　通过扩展视频卡显示视频画面，可调节显示窗口
　　通过宏可以自由地增加新的功能
　　可通过PT屏幕监控CS1/CJ1系列的梯形图状态
　　通过USB口屏幕画面可以硬拷贝输出至打印机
　　
　　HMI：NT20S
　　NT20S是欧姆龙公司为小型控制系统设计的中型显示器，是一个简单实用的终端机。NT20S分辩率为256×128点，大画面数达500幅；可以采用1：NNTbbbb的方式使多8台PT来控制一台PLC。NT20S有内存、开关自检，通信和其他条件状态设定确认，简单通信确认等维护功能；还拥有不反光荧幕，可以调换背光灯来延长使用时间；在恶劣环境下也能运作
　　
　　Inverter：3G3*V
　　功率范围从0.1kW～300 kW
　　具有大额定电流、刹车短路器（15kW以上）、大额定电压、高起始转矩、短路及漏电检测、掉电故障释放等高性能
　　以应用为导向，完善的PID控制、能量补偿算法、矢量控制、低噪音、有效的刹车手段、以及多功能的输入输出
　　内建一系列接口，使通讯和使用更方便
　　使用bbbbbbs界面的参数设定软件
　　
　　温控器：E5□Z
　　显示屏：双排四位彩色液晶显示。
　　控制用途：加热或者加热和冷却。
　　控制方法：ON/OFF或2自由度PID。
　　显示精度：±[0.5％PV或1°C大者] ±1位。
　　控制输出：继电器输出、电压输出、电流输出、
　　报警输出：E5AZ/E5EZ:3点输出，可分别设定延时OFF。
　　传感器输入：热电偶、铂电阻、非接触式传感器信号输入、模拟信号输入。

将开清棉联合机输出的棉流，直接均匀地输配给多台梳棉机，由此组成的联合机称为清梳联合机，简称“清梳联”。
　　
　　清梳联将清花、梳棉两个工序连接成一个工序，取消了清棉成卷过程，省略了落卷、储卷、运卷和换卷等操作。清梳联由开清棉联合机和6台～12台梳棉机组成。作为纺纱工艺的道工序，可完成棉包的开松、除杂、混合、输送和梳理，制成合格棉条的工序。由于生产中各机组多联锁控制，以到达各机组喂棉不脱节的效果，故清梳联系统可采用一个PLC进行整个系统的控制，单元机可通过现场总线以远程I/O方式来控制。
　　
　　欧姆龙整体解决方案及其优势：
　　我们采用一个主PLC （CJ1M）和若干个从PLC （CP1H）加NT5Z（5.7”）触摸屏来构成清梳联控制系统，主从PLC之间通过DeviceNet现场总线连接，实现远程I/O控制。主PLC带Devicenet通讯模块（连接各单元机）和以太网模块（连接办公自动化系统），控制程序集中在主PLC上，从PLC负责执行对主PLC的I/O映像和人机界面功能。该配置实现了各机组之间的连锁控制，保证了后方机台对前方机台喂棉不脱节、不跑空，提高了单机的运转效率。
　　

　　
　　网络系统：DeviceNet
　　DeviceNet是具有优良施工性能的一种现场网络，覆盖了广阔的应用领域，从传感器层到元件层，直到控制器层。各种控制器件，如PLC、机器人、传感器、和传动器，能便利地连接到一个单独的网络中。这样就能够在设备和生产线的设计制造、安装、调试、维护等各个制造现场的环节上降低成本，节约时间。通过到主站网络的无缝连接，能向客户提供PLC和SCM对策的的附加价值。
　　
　　DeviceNet大可连接64个结点，速率高可达500kbps，通信距离远可达500m，能够为开发和设计、生产和启动、操作和维护创造很多优势。它有着多种兼容元件，能更容易地进行系统构筑；在从站实现了设备模块化，从而减少了组装时间和布线时间，预防了布线错误，实现了更加紧凑的控制面板和设备。DeviceNet软件的简单设置和通信工作缩短了启动时间；能从元件收集到各种数据帮助预防性维护，从而防止系统突然死机并提高操作速度；并能在不停止系统下，用连接器进行简单的即插即用来更换元件。

丝光工艺使用的丝光机有布铗丝光机、直辊丝光机、弯辊丝光机等，其中应用比较普遍的是布铗丝光机，是由左、右两组布铗链条组成，织物在布铗夹持下进行冲洗去碱扩幅，幅宽容易控制，织物可获得较好的缩水率。
　　

　　布铗丝光联合机和其它染整机械一样由进布装置、扎车、绷布辊、布铗式拉幅机(丝光机)、水洗机、烘燥机、出布装置等众多通用装置和单元机组成。其控制系统采用多单元交流变频调速，调幅、吸碱、喷淋、碱液回收用交流电机传动，探边、水洗机、上排导布辊用力矩电机传动，控制核心是对丝光机左、右两组布铗链独立传动，在速度跟随的实现位置同步。
　　
　　欧姆龙整体解决方案及其优势：

　　布铗丝光机控制系统采用欧姆龙公司的中型PLCCJ1G为控制核心，传动部分传动采用3G3MV和3G3RV变频器，通过PLC的模拟量输出控制实现恒速度恒张力控制；并采用10.4”NT631C触摸屏进行参数设定、显示等操作和系统监控。
　　

　　PLC：CJ1
　　高速处理，LD指令执行速度仅需100ns
　　超小型设计，高度仅相当于一张名片宽度
　　无需底板，以更高的效率组合各种单元
　　3种网络（DeviceNet、Controllerbbbb、Ethernet）的无缝链接，信息保持全过程可视
　　使用大容量CF卡作存储卡，简化维护过程
　　
　　HMI：NT631C
　　采用32位RISC芯片，更加快速
　　用内存单元能实现在现场方便地传送画面
　　可更换背灯，实现了长寿命化
　　确保与IP65F相当的耐环境性
　　用多色显示图形，能更方便地观察几个数据
　　弹出窗口功能，有效利用画面
　　报警功能，即时掌握错误内容，改善机器运行状况
　　内存表数目是以前的2倍
　　标准配置有3种通信口，更容易使用
　　
　　Inverter：3G3*V
　　功率范围从0.1kW～300 kW
　　具有大额定电流、刹车短路器（15kW以上）、大额定电压、高起始转矩、短路及漏电检测、掉电故障释放等高性能
　　以应用为导向，完善的PID控制、能量补偿算法、矢量控制、低噪音、有效的刹车手段、以及多功能的输入输出
　　内建一系列接口，使通讯和使用更方便
　　使用bbbbbbs界面的参数设定软件

喷气织机的引纬方式是用喷射出的压缩气流对纬纱进行牵引，将纬纱带过梭口，大特点是车速快、劳动生产率高，适用于平纹和纹路织物、细特高密织物和批量大的织物的生产，是无梭织机中先进，为成熟的产品。
　　

　　喷气织机通过张力传感器检测经纱总张力，由 CPU控制由开口、松经、送经、经轴的卷径变化而发生的经纱张力变化，从而保证送经精度并使经纱保持恒定的张力。并采用电控送经机构，根据织机停台时间由计算机控制伸长，使织轴倒转。
　　由于喷气织机采用了微机技术以及其他电子技术，对全机的运动进行控制，尤其对产品质量的自动监控，使得喷气织机的生产效率大大提高，产品质量得到保障。织机上还安装了很多监控传感器，使得织机具有自动运行及程序控制的功能。
　　目前国产喷气织机电控系统都基本上要求具备了以下功能：
　　1、 电子卷取功能；
　　2、 电子送经：有单经轴、双经轴两种；
　　3、 储纬控制：4色自由选纬，主要的储纬方式有FDP和IRO定长型两种；
　　4、 引纬控制：多有4个主喷、4个剪切喷或辅助主喷嘴、18个辅喷、1个牵伸喷的高低压控制；
　　5、 电子多臂：16片电子多臂；
　　6、织机的动作控制：正转、反转、快车、停车、正找纬、反找纬、急停、短纬、长纬、断经、绞边、废边断纱检测等的检测；
　　7、 门幅越来越宽，一般到360毫米，入纬率越来越高，一般到1800米/分钟；
　　由于国产纺织机械要求电气控制系统，性能高、稳定性好、维修方便、故障率低，好买回来就能用，用几年也不要保养维修，因为厂家基本没有的电气维修工程师；要求能适应高温高湿、多毛羽和粉尘，电源波动大，群机干扰大，连续24小时不间断长期工作，大部分厂条件一般都比较差；总之各种市场很大，要求很严格，但对价格控制更紧。
　　

　　在OMRON喷气织机整体应用方案中（右图为OMRON喷气织机控制系统实物图），角度传感器采用了OMRON公司的E6B2-C型增量型光电编码器，可准确地给出织机任何定位角度，控制精度达1度。此编码器一路给PLC提供角度信号，一路给阀门控制板提供角度信号。
　　主控部分采用OMRON公司CP1H系列CP1H-XA40DT-D可编程序控制器，该PLC内置功能强大，具体功能及控制对象如下：
　　内置4轴高速计数功能（单相100kHz，相位差50kHz），接入旋编信号，在选用360P/R编码器，车速为1200转/分时，高速计数器输入脉冲频率为7.2KHZ，有很大余量。
　　CP1H内置8点中断输入功能，可捕捉宽度为50uS脉冲，响应频率为5kHz。当使用FDP储纬器时，FDP的FP信号及编码信号采用中断输入，当FDP高3000转/分时，频率为1.2KHZ，4个FDP用4路中断，完全达到要求。
　　CP1H内置4路模拟量输入2路模拟量输出功能，大分别率为1/12000，经纱张力信号通过内置的模拟量输入进PLC。2路模拟量输出可控制两只FDP驱动用的变频器，来调节FDP电机转速，控制纬纱张力。
　　CP1H还内置了4轴脉冲（100kHz）的定位功能。电子卷取和电子送经（双经轴）系统多是3轴伺服电机，配合采用OMRON公司的SMARTSTEPZ系列交流伺服电机可实现位置控制，卷取主动棍定位精度可达0.0001毫米，送经经轴定位精度可达0.0005°，足够满足织造要求。
　　通过CP1H内置的两个RS232C或RS485通讯口之一的RS485口和触摸屏通讯，适合于显示器和电箱分离式的环境，用一个RS232C口和阀门控制板通讯，满足快速控制的要求。
　　

　　送经卷取系统采用OMRON公司的SMARTSTEPZ系列交流伺服电机，具有体积小，节省安装空间；设定方便，设定极其简单；完全自动调整，不会失调等优点。
　　储纬控制系统采用OMRON公司的3G3MZ变频器，该变频器搭载了自动调整功能的无传感器矢量控制，控制性和应答性有了很大的提高，内置的CE规格的噪音滤波器，不会对别的设备造成影响。外型新颖，接线方便。FDP的转速反馈用中断方式进PLC，根据设定选纬程序和每纬放纱圈数，并和车速连动，通过PID运算后，由PLC的模拟量输出到变频器，调节FDP电机的转速，控制纬纱张力，达到稳定放纱和储纱的要求。
　　喷气织机的显示器采用OMRON的5.7英寸16级灰度单色屏NT5Z或者NS系列8英寸彩屏通过其独有的SAP程序库、支持多达1000种配方以及多语言切换功能，与欧姆龙控制器与器件之间进行了简易化的连接和画面制作，大幅度节约了产品开发时间。
　　

　　采用OMRON公司整体解决方案后，优化了喷气织机的工艺结构，使其控制核心更加简单、可靠、稳定，更增加了抗干扰能力，降低了故障率低。