西门子6ES7231-7PC22-0XA0质量保障
通过改进控制来解决生产瓶颈可以大大提高生产效率。对大型纸业生产企业，如果能去掉老装箱机上的气缸，把这个流程整合到严格控制的运动系统中，可把装箱速度提高160%。
“20年前，气缸实际上控制装箱机的所有轴，”位于加拿大Quebec的RPT Motion公司总裁PeterRatcliffe称。“而现在新型装箱机通常完全由伺服控制器来控制。我们在旧装箱机中增加双轴推进器和伺服控制器，这样可显著提高速度。”
一种独特的导螺杆设计帮助装箱机实现样式革新所需的高速度和小尺寸。
用伺服控制器代替老装箱机上的气缸，可以把装箱速度提高160%。
双轴推进器通过在两条形成载荷的线路上垂直移动为装箱机的革新提供了解决方案。
机会来了
革新从本质上说是一种机会主义的事情。在这种情况下，RPTMotion公司升级了部分上游生产线，现在它可以包装更多的产品。公司的一家工厂也退役了一台同类型的装箱机。那家工厂把旧装箱机免费送给了这家工厂。这家工厂需要一个系统来把产品分配到这两个装箱机。
新设计的核心是把由一个气缸推动的双位路线改变器替换
掉，因为气缸不能提供四位路线改变或者保持两台机器所需要的高速运转。为了实现四位变换，设计上需要40英寸的冲程并且需要多每隔10秒钟进行路线变换，以尽可能多的时间提供产品流。
“我们不能期望把滚珠丝杠和螺帽安装到现有的设计中来满足更高的速度要求，”Ratcliffe称。“它会达到极限从而限制我们获取所需的高速度，我们本来可以找一种导程速度足够快的滚珠丝杠，它很难安装到目前的装配线，这迫使我们重新设计整个传送系统以便采用更大更重的丝杠。”
为个解决这个设计难题，RPT和KerkMotion两家公司共同研究一个可为四条线路（两个装箱机，每台有两个线路）装料的系统。工程师们选择了一种VHD系列导螺杆，这种导螺杆同样的规格可提供不同的导程。为了满足线路转换器所需的高速度，RPT公司选择了一种旋转一圈可以推进2.400英寸的导螺杆，它的标称直径为3/4英寸，效率和球状螺母差不多。
设计难题
采用导螺杆的一个难点在于导螺杆效率相对要低一些大速度也有限。通过把设备需要的直线速度和更长螺杆的旋转速度相匹配，工程师们可以设计出导速更高的产品。如果他们设计这套系统，这套系统的速度还要快40％，因为目前已经有一种4英寸导程的导螺杆了。
“KerkVHD导螺杆对直线运动应用设备来说是一种方便之选，”Ratcliffe称。“我们注意到它在效率和高速度方面的局限，我们优化它的应用以满足要求。通过管理高电机扭矩和加速度，我们能够设计出一种高寿命的出色和超前的系统，它实际上不需任何维护。”
据Ratcliffe讲，这个线路转换器三年内没有发生过故障或出现明显的侧隙——这在直线运动设备中是闻所未闻的。自润滑的KerkVHD系列品在工厂的恶劣环境中也运行良好。
在纸箱成型和装箱的地方几乎所有的东西都蒙上了一层纤维灰尘。润油脂吸附这些灰尘形成了一种研磨剂。VHD螺杆运转时不需要润滑油，并且产品没有采用油脂性的球形回路，这种回路会被大量积聚黏附在滚珠丝杠上的灰尘破坏。
Ratcliffe称，在这种环境下，导螺杆的寿命也比他们想象的长4到5倍。工厂实际上在它还没有出现任何破损迹象的时候就把它更换了，因为它很便宜，而意外停止装配线的成本则很高。
“它是一种结实、运转良好的机械部件，”他补充说。“我们从中获益良多，因为在同样的规格下它的小倾斜度的精度高得令人难以置信，它每转一圈可以从只前进1/16英寸到高差不多4英寸。在同一个直线运动子系统封装内，我们可以设计出速度、力和精度跨度很高的产品，又不用修改我们设计的任何部件。”
为了满足线路转换器对高速度的要求，RPT公司选择了为一种规格为每旋转1
圈前进2.400英寸、标称直径为3/4英寸的导螺杆，它的效率和球形螺母的差不多。
据Ratcliffe说，侧隙在这类运动控制系统中也是一个大问题。“过去我们基本上都是把直线滑轨的一端栓在600磅的旋转传送机的一端，可迅速移动10到40英寸，”他说。系统必须根据下游要求让四条线路装载产品。导螺杆的零侧隙的特点可以帮助制造商制造出可靠**并且不用进行维护的系统。
“如果螺杆或螺母终出现任何磨损，螺母可以进行补偿，这种螺母可自动调节在相当长的使用寿命中能保持零侧隙。”Ratcliffe称。
运动系统纵览
RPT为设备提供总数为20个轴的伺服运动控制系统——一个装箱机每个有6个轴，在加上伺服控制器驱动的两个线路转换器。装箱机和转换器的两个轴采用了导螺杆。其他驱动系统通过同步齿形带驱动，因为大力为900磅，超过了该型号的导螺杆的使用范围，它的设计载荷为350磅。
在每个装箱机上的两个轴控制着以前为气动升降梯形成装箱荷载的部件。由伺服控制器完全控制每个升降台的加速、减速和速度，这大大增加了装箱机在该环节的速度。装箱机的其他四个轴是双轴推动器。
据Ratcliffe说，25年前设计的装箱机通常形成一个箱体载荷后气动推动器把箱体载荷推入箱体。难题是下一个箱体载荷只有在推动器收回去之后才能形成下一个载荷，推动器收回的时候经过升降梯的两个线路。与此不同，新式伺服器采用了高速同步齿形带驱动的系统来推动箱体荷载。这样每个推动器倒着退出箱子，垂直移动到它上方，回到已经形成荷载的线路。
“通过在推动器系统增加垂直轴，我们可以节省出大量的成载时间，”Ratcliffe称。“这是样式改进的主要优点，它把旧样式的装箱机进行革新从而提高产量，改进
线路转换器使其智能化的分流上游下来的产品流。”
革新的主要成绩是增加了装卸箱的能力，通过使用伺服控制器使装箱机的处理速度提高了60％。有了这两个生产线，他们在包装时能更容易地协调产品包装的变化。还有第三条生产线用于特殊用途，产能只是25％。
新型线路变换器可准确分流产品并且智能地分配产品。这可以让公司的原有的Allen-BradleyPLC接通第三台装箱机，可自由地给1台、2台或3台装箱机装料从而协调生产。
焦作钢厂使用的PLC控制系统有十几处之多，其中除尘使用的PLC常出现无输出的故障，使得先进的装备不能很好地发挥作用。为此，对PLC及外围设备进行了综合分析。PLC为光洋电子有限公司生产的SH48-R1型控制器，24点继电器输出，大开关容量：阻性负载2A，感性负载0.25A。采用JZ7型继电器，JLXK1-111型行程开关，检查发现损坏的输出端子与继电器之间连接的印刷铜箔烧断，其余正常。分析认为，输出回路上的行程开关位于室外的金属构架上，且数量多，易形成输出回路对地短路而烧毁印刷铜箔。
针对上述问题，提出了以下几种解决方法：
（1）在满足控制系统的前提下,尽量减小所选用保险的保护值。根据开关容量和继电器线圈容量的要求,在控制回路中可选用1A的保险管,作为PLC输出回路的保护。
（2）将火线与中线互相对调位置，使输出回路发生对地短路时，短路电流不流经控制器输出端。
（3）加强线路绝缘，控制电源采用隔离变压器，使控制回路成为不接地系统，以减少接地短路故障的发生。
（4）加大控制器内部输出端子与输出继电器连接导线的面积，提高其导电能力。
后考虑安全性，采用了（1）、（3）两种方案相结合，在控制回路安装了接地报警指示灯，加强线路接地故障的检测，以便及时发现故障，予以排除。改造后，PLC控制系统工作正常，再未出现无输出的故障。鉴于子系统中采用罗克韦尔自动化A-B品牌的PLC较多，设计采用A-B的ControlLogix作为网关和RSView32作为统一的组态软件。
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如上图所示，莱城发电厂辅助设备包括化水系统（MODICONPLC,组态软件InTouch7.0）、＃1、2凝结水系统（A-B PLC-5,组态软件RSView）、#3、4凝结水系统（A-BControl Logix,组态软件RSView）、#1、2汽水取样、加药系统（A-B Control Logix,组态软件RSView）等，设计中按厂方要求将服务器和交换机放置在化水车间控制室，由于其它各系统距离化水车间较远（大于200米），为保证传输速度及可靠性，故在网关和服务器间加接光纤；各系统利用预留接口通过网络(如：DH+、Control Net等）接入网关，它们与RSView的通讯采用原来的通讯协议即可（如：大部分采用RSLinx OPC Server）；在处理MODICON PLC与A-B RSView通讯的问题上，可以有两种方法：一是安装MB＋OPC Server通讯协议，它是罗克韦尔自动化开发的针对MODICON PLC的通讯软件 ；二是在服务器上安装PCI2000 Applicom驱动卡和其自带的通讯软件，它也是罗克韦尔自动化开发的专门用于A-B组态软件与其它厂家PLC之间通讯的工具。由于后者适用面较广和价格的考虑，设计采用了后一种方案。网关采用了一个电源模块、一个CPU模块、一个DH＋模块、三个控制网模块和一个以太网模块，网关通过以太网模块接入光纤收发器从而与交换机通讯。交换机采用3COM的24口百兆交换机，服务器采用IBMSERVER。网络安装好后，剩下的工作就是用RSView32将所有的上位机组态画面进行集中，从而实现在一台服务器上对厂内所有子系统的统一控制。
由于子系统较多，设计中采用了32,000点的RSView32。如果子系统上位机组态软件也是RSView，对于Tag只需要用RSViewTool中的Database Import & ExportWizard将子系统工程文件里的Tags导出，再导入我们的工程中；对于Display、Event或Macro需要将其对应工程文件夹Gfx、Eds和Mro下的文件拷贝到我们的工程文件夹下，再打开工程分别导入。如果组态软件不是RSView，如：InTouch，就只能重建标签库、重做画面，并将画面中所有的指令语句用RSView的指令语句重新编译。下面就设计中遇到的一些问题和解决的方法作一说明：
◆RSView中条件语句和命令语句的冲突问题：
在软件设计中通过条件语句设计分支是十分有效的，如：希望单击按钮时如果某一反馈量（如：i）大于某值时弹出画面1，否则弹出画面2，在InTouch中按钮的指令如下：
If i > 50Then Show Picture1
Else ShowPicture2
其中If…..Then…..Else就是条件语句，ShowPicture1是InTouch的命令语句，但在RSView中这种形式的指令是不允许的，即条件语句中不能出现命令语句。利用RSView提供的Events功能可以处理这种情况：
建立一名为EVE1的事件，设置如上。使用时在相应按钮中需要用事件打开命令：EventOnEVE1,即可相应实现条件分支。注意，打开的事件必须用EventOff EVE1再关掉，否则下次使用时失效。
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◆画面显示提速：
随着工程中Display的增多及Display中Tags的增多，RSView的运行中画面的切换速度变的缓慢起来。RSView的每一Display的DisplaySetting中的Properties都有Cache AfterDisplay一项，选择“Yes”可以让每一副打开过的Display及其中的Tags常驻内存，这样下次打开时就相当快了，当然前提是计算机的内存足够大。
◆历史数据库的建立及报表生成：
厂里需要某些参数（Tags值）在三个月内的历史数据，要为这些Tags建立数据库并提供报表生成功能。RSView中的DataLog 功能可以提供某些Tags在特定时间或动作时的值，并能够按三种格式（Narrow bbbbat，Widebbbbat，ODBC）保存在计算机中。设计中先在工程目录下新建一Access数据表，再在系统控制面板的32位数据源管理器（ODBC）中注册（当然也可以用向导来做），在RSView的DataLogSetup中设置保存格式（如：ODBC）、保存时间（如：三个月）、导出频率（如：每一个小时）和选择要保存的Tag。如下图：
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样在工程运行时用DataLogOn命令打开它就可以自动保存数据和当时时间。
要生成报表可以有两种方法：一是用VB6.0或VC++等做一可执行程序，在RSView中用AppStart命令激活此程序，再用AppActive命令推至前台执行；二是使用RSView内嵌的VBA来做。VBA的调用方式是子程序，在子程序中显示如下窗体：
数据库访问使用的是DAO对象。打开ACCESS数据库并选取符合时间要求的记录集：
Set ws =DBEngine.Workspaces(0)
Set db =ws.OpenDatabase(“D:\xxx.mdb”)
strSQL = SELECT*FROM数据表 WHERE DATE = #2002/10/31#
Set rs =db.OpenRecordset(strSQL)
当然通过对话框上的三个文本框还可以实现动态的SQL查询：
strSQL = “SELECT* FROM 数据表 WHERE DATE = # ” & Text1.text & ”/” &_ Text2.text &”/” ” & Text3.text & ”#”
打开一新Excel表并激活：
Dim xla As NewExcel.Application
Dim xlb As NewExcel.Workbook
Dim xls As NewExcel.Worksheet
Setxlb=xla.Workbooks.Add
Setxls=xlb.Worksheets.Add
xla.Visible=True
xls.Activate
并按要求的格式填写标题和表头等内容；
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后读取记录集中的数据按一定格式填到Excel表中：
xls.Cells(x, y)= rs(“value”)
报表局部如下图所示。
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本文说明的设计实例已在山东莱城发电厂正常投产，运行稳定，完全等同各子系统独立控制的效果，达到了设计要求，实现了辅助设备的集中控制的目的。