西门子6ES7221-1BF22-0XA8库存现货

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 在当今促快速的生活节奏中，制造商们不断寻找提高产品功效的办法，节省用户时间。食品制造商在外带市场上实现此目标的方法是将便捷的可重复关闭拉链应用到产品包装上。在位于弗吉尼亚州夏洛茨维尔的GE Fanuc智能设备的帮助下，**良好的可重复关闭拉链绳和应用设备供应商AMI/RecPro公司开发了先进的交叉铺网式可重复关闭拉链附件，用于垂直式制袋－填充－封口包装机。称为TopZip™的拉链附件使用GE Fanuc运动解决方案，将塑料拉链应用到从零食到在内的各种食品包装中，并帮助用户提高167％的生产力，降和促进销售。

从菜汤到坚果的自动化
      普通的拉链机器将包装薄膜拉入机器时要通过一个光电式感应器，它用来寻找对位标记或“I-mark”。I-mark为所**器控制提供参考点。当I-mark被定位后，控制系统会记录薄膜的位置并将薄膜移动一定的距离，进行正确的拉链应用。GE Fanuc伺服系统将薄膜拉入机器并准确定位。该系统连续将可重复长度的拉链材料送入薄膜。当拉链分配好后，将一定比例的超声破碎的拉链进行精确切割，然后将薄膜送入制袋－填充机器中。
       当AMI/RecPro开始开发TopZip，将其他制造商的塑料拉链应用到包装薄膜中时，初始控制牵涉到定时设备参与的热量和压力过程。首批机器与铺网平行，连续地应用拉链，该操作的执行独立于制袋－填充过程。可是，许多包装机器的组态要求拉链应用覆盖或垂直于铺网，完成对以往包装机器的改造。
       进一步开发后，AMI/RecPro决定必须进行交叉铺网应用，以满足其他制袋－填充操作的需求。这一构想遇到了两大障碍：拉链位置的精度保持在每英寸.00625范围内以及过程的速度和可重复性。交叉铺网应用对精度提出很高的要求，如包袋切割点及对位标记。如果拉链漏掉标记，它就会被装袋器的颚夹压碎或者损坏。拉链应用还必须与传统的填充机器同步，以每分钟40到50袋或更高的速率运行。
        AMI/RecPros深知该应用要求的可重复性和精度只有通过伺服控制才能实现。TopZip系统的早期版本使用了伺服控制系统和与其他机器分离的PLC。由于这些独立的控制系统未实现集成，因此对公司的较初设计构成了许多无法容忍的限制。多厂商伺服器和PLC系统缺乏集成以及开放回路控制则意味着只能响应固定位置的I-mark，迫使客户重新设计他们的包装材料，以达到I-mark的固定位置。很快，这个较初设计被证明缺乏灵活性和实用性，因为它给使用不同方式包装多种产品的制造商带来巨大障碍。
       为改善设计，AMI/RecPro选择了GE Fanuc的集成解决方案，其中包含专业设计和实施、90™-30系列PLC、*302 PLC运动控制模块、Beta系列伺服器以及Data Panel操作员界面。GE Fanuc的伺服系统的*特性在于所有涉及电流、速度和位置的控制回路在运动控制器中是关闭的，减少了设置时间并带来了显著的生产力优势。
       通过使用新的控制系统，用户可以借助GE Fanuc数据面板输入数据来设置包装袋长度。操作人员输入三个参数来设置TopZip：包装袋尺寸、I-mark与拉链位置的距离以及拉链长度。输入后的数据将保存在90-30系列PLC并通过背板发送给*302。然后，操作人员完成余下设置，自动将薄膜放到正确的定位位置，启动机器。TopZip探测包装袋上的I-mark位置并计算薄膜到预定位置的拖拉或移动距离，拉链将应用到在预定位置上的薄膜。一台伺服器将薄膜拖到预定位置上，同时第二台伺服器应用拉链。这是可行的，因为I-mark可通过*302中的输入信号进行读取，另外GE Fanuc伺服器为闭环系统。
       结果，客户可以将定位标记放到包装材料的任何位置，而且GE Fanuc运动系统可经过组态，适应它的位置。“转而使用GE Fanuc的控制可避免潜在的营销问题并可使TopZip适用于更广泛的应用。” AMI/RecPro电气工程师Victor Delisle说。“根据薄膜特性和包装袋尺寸，TopZip的初始速度大约为每分钟45袋，但是使用新的GE Fanuc伺服系统，TopZip将速度提高了78％，在生产环境中每分钟封装80多袋。”
        除了改善生产外，GE Fanuc自动化系统凭借自身的紧凑型组件还使AMI/RecPro实现了缩小机柜尺寸的目标，从而减少了设备占地面积。

        利用新的交叉铺网技术完成包装解决方案的两家公司是位于加州工业城的Snak King以及位于加州利查华的Lundberg Family Farms。这些制造商利用TopZip改造了他们的机器，从而大幅度提高生产率，同时降和设置时间。
       作为西海岸较大的零食制造商之一，Snak King的生产线包括爆米花、奶酪泡芙、墨西哥炸玉米片、烤坚果、零食以及水果干和果脯。拥有如此丰富的产品阵容，该公司面临着诸多包装难题。直到一年前，Snak King对其Jensen的坚果和零食以及水果干生产线运行上还使用人工充填拉链包装袋以及人工将产品标签贴到包装袋的前后面。虽然该过程异常可靠，但也相当耗时。
       Jensen的Orchard生产线包括从5.5英寸到9.5英寸不等的包装尺寸，因此迫切需要替代解决方案，满足零售和批发链的市场需求。Snak King的运营副总裁AI Roessig回忆时说，“我们需要的解决方案不仅能应用标签，还能应用和封装拉链。”
        自引入到生产线后，TopZip使Lundberg的生产速度提高了一倍。根据Clement的介绍，拉链的便捷性和生产力的提高创造了新的销售机遇，反映在销售额提高了35％。
       “具备GE Fanuc控制的TopZip真正为交叉铺网拉链应用设定了标准，”AMI/RecPro的Delisle概括道。“TopZip使制造商**会较大程度地提高现有设备和包装设计的，同时通过快速、地生产用户友好型产品也打开了新的市场机遇。”
        Roessig说他考虑了几个主要供应商的方案，但是直到他收到终端用户的亲身体验和意见等反馈时，才决定安装TopZip。“我获得了大量**，称赞其操作和设置的便捷性。无论我们操作的是5.5英寸的包装袋还是9.5英寸的包装袋，以及是否使用拉链，我们都可以轻松、灵活地来回切换不同的操作。”Roessig说道。如今，他能够亲自证明TopZip的方便性。

1引言

      全社会日益增长的用电需求和电网输配电能力的矛盾越来越**。另外，随着现代工业的发展，在配电网中，一方面，多种干扰工业负荷，由于其非线性、冲击性和不平衡的用电特性，使供电网的电压波形发生畸变，引起电压的波动、闪变以及三相不平衡，甚至引起系统频率的波动，对电网的电能质量构成了严重的威胁；另一方面，配电网中的许多用电设备，例如计算机、医用设备以及其它精密电子设备对供电系统的干扰更加敏感，对电能质量提出了高可靠性、高暂态恒定性、高可控性的要求。目前，大部分用于改善和提高电能质量的补偿装置都具有抑止电压波动与闪变的功能[1][2]，利用晶闸管技术的静止无功补偿装置(SVC)可以就地提供动态无功补偿，是解决这些问题的经济有效的措施。

      TCR＋FC型SVC是SVC装置较主要的型式，它的基本构成包括：阀组、冷却系统、相控电抗器、控制系统、滤波器组。其中控制系统是SVC装置的核心，SVC补偿功能的实现、安全稳定的运行、与其它设备的协调以及人机交互都是靠控制系统来实现的。SVC控制系统在出现的初期就基本进入了数字化时代。但是由于电信号的瞬时值是交流信号，控制系统的计算任务非常繁重，早期的微型计算机，甚至后来的16位和32位微处理器(MPU)，都无法满足高速实时运算的要求，因此早期的SVC控制系统基本采用了“模拟＋数字”的方法，其主要思路是利用模拟电路实现无功功率和有功功率的计算和滤波处理，再将结果输入数字计算机作进一步的处理[3][4]，模拟电路＋单片机是其中一种很典型的实现方案，至今在工程中仍有一定的应用。

      SVC控制策略的实现受微处理器运算性能的影响非常大，模拟和数字相结合的实现方案也限制了更先进的控制策略的实现，所以模拟和数字结合的SVC硬件平台上实现控制策略基本上是以平均功率理论为基础的控制策略。这样的硬件平台基本上无法实现以矩阵运算(坐标变换)为基础的瞬时补偿算法。

      为提高SVC控制系统的性能和可靠性，在浙江大学、清华大学和SIEMENS A&D的支持下，顺特电气有限公司基于SIMATIC-TDC/SIMADYN-D的基础上研发出了适用于恶劣工业环境下的高性能、高可靠性的SVC控制系统，并在实际工程中得到了成功的应用。

2 SVC控制系统构成

      SIMATIC-TDC控制器是SIEMENS公司近年来在SIMADYN-D的基础上推出的新一代工业控制系统，目前，该控制系统已在大容量交-直流传动得到了一定的应用，已成为SIEMENS公司在工业控制领域实现大型系统实时控制的主推产品。与SIMADYN-D类似，SIMATIC-TDC控制系统采用多CPU并行处理结构，它的信号处理和算术运算能力十分强大，处理器模板采用了64位RISC处理器，基本采样时间达到了μs级。SIMATIC-TDC采用了自由组态、模块化的设计思想，使得系统的结构便于扩展。系统可以快速实现闭环和开环控制，算术运算以及系统监视和信号通信等功能。SIMATIC-TDC拥有一套完整的模块化的硬件和软件设计思想模式，能够保证硬件可以广泛地满足各种系统的设计要求。每个系统独立的插件板可以直接插入独立的控制单元。SIMATIC-TDC尤其适用于相关联的大动力及高精度的控制系统，适合于不同的交流、直流调速系统以及电力系统的控制和保护系统。

      与SIMADYN-D比较起来，SIMATIC-TDC的性能更加**。与SIMADYN-D较大的区别是，SIMATIC-TDC采用了符合VMEbus标准的64位总线，总线速度大幅度提高，因此不再有L-bus和C-Bus的区别。SIMATIC-TDC系统采用STEP/CFC组态语言，计算机用户界面十分的友好，易于操作和掌握，适合于从简单到复杂的控制系统的要求。简单任务可以组态在一个功能包中，较复杂的任务则由几个功能包共同来完成。对于复杂的功能，是由几个过程处理器组合在一个SIMATIC-TDC控制单元中来完成。更高级的系统可由几个SIMATIC-TDC控制单元组合在一起，通过通讯线连接交换数据而达到设计要求。

      SIMATIC-TDC采用的是实时操作系统(固定时隙25µs)，采样速度很快(较短100µs)，其中A/D采样转换时间约为20µs，D/A转换输出时间为4µs，D/I和D/O延时时间均为100µs，测试证明完全满足在0.5ms内完成从采集、计算到控制信号输出的要求。强大的循环处理，高达5种采样时间(T1~T5)，能够进行处理周期性中断(T0)和非周期性中断(I1~I8八级中断)任务。基于基本采样时间T0，可以定义5种采样时间的周期中断任务(T1~T5)以处理不同实时性要求的任务，其中T1~T5与T0的关系是：

      Ti = T0 * 2j

      式中：1≤i≤5，0≤j≤15。该控制系统超高的采样速度，超快的运算速度，的计算能力，从而保证SVC控制器响应时间只受数字滤波器限制，速度达到10ms以内，满足设备要求。

      将SIMATIC-TDC应用于SVC控制系统可以大大提高SVC装置的性能和可靠性。同时该控制系统结构简单合理、可以实现多种复杂的控制算法、响应速度极快。

      顺特电气有限公司SVC控制系统使用CPU551实现主要的计算和开、闭环控制任务，人机界面采用TP270系列触摸屏。其中SIMATIC-TDC与水冷系统的通信采用Profibus-DP通信协议；SIMATIC-TDC与人机接口(例如TP270)及远方监控系统的通信采用了SIEMENS的MPI协议；SIMATIC-TDC与调试设备之间采用DUST1协议进行通信；SIMATIC-TDC与微机保护装置的通信采用工业以太网。

      SIMATIC-TDC实现的主要功能包括：进行信号的采集和处理、实现SVC的控制算法、实时计算TCR触发角；实现SVC系统的开停机控制；SIMATIC-TDC还要实现与晶闸管冷却系统的通信以达到对冷却系统的监控目的；对晶闸管状态进行监控；对微机保护装置进行通信；对主电路进行监控。图1为采用双CPU结构SVC控制系统实现的基本功能。 图2是在SIMATIC-TDC/SIMADYN-D中实现的负荷补偿SVC控制框图。图3是顺特电气应用于工业产品的基于SIMADYN-D/SIMATIC-TDC的SVC控制系统外形图。

b) SIMATIC-TDC控制器

图3基于SIMADYN-D/SIMATIC-TDC的SVC控制系统外形图

3 应用实例 '

      顺特电气有限公司开发基于SIMADYN-D的SVC控制系统2005年已经成功地应用到首钢秦皇岛板材有限公司110kV变电站、天津津滨轻轨有限公司110kV变电站等4个SVC工程。基于SIMATIC-TDC的SVC控制系统已于2006年6月在青岛四方-庞巴迪-波尔铁路设备运输公司110kV变电站SVC工程正式投运，这是**个将SIMATIC-TDC应用于SVC工程的实例。这里主要以首钢秦皇岛板材有限公司SVC为例对应用情况进行简单介绍。首钢秦皇岛板材有限公司110kV变电站SVC投运前后6kV系统3s功率因数曲线如图4、图5所示。 

      从图4可以看出，轧机运行时6kV系统的功率因数较低，约为0.78；从图5可以看出，轧机运行时，由于无功功率基本由SVC提供，6kV系统的功率因数很高，功率因数维持在0.99以上。由此可见，SVC的功率因数校正效果非常明显。

图5 SVC投运后6kV系统功率因数曲线

      根据首钢秦皇岛板材有限公司对SVC投运前后统计数据的分析，结论如下：

1) 提高了设备利用率，降低了设备容量。由于轧机需要的无功功率基本由SVC实时提供，因此主变基本不再提供无功功率，有功功率输出增加4000kW，因此不再需要改换原有主变，节省了约200万的投资。

2) 电费的节省：SVC的投入使电源得到净化，质量得到提高，系统中无功功率基本不存在，有功功率增加，无功电流和谐波电流的降低使线路损耗和电机的无功损耗大大降低，电机效率和出力得到提高。在相同电量下SVC的运行与停运，产量将截然不同，预计年节约电量约300万度，每年的直接经济效益达160万元。

3) 其他效益：电源质量提高后将延长电气设备的使用寿命（如变压器、电机的使用寿命等），降低自动控制设备的故障发生率（如轧机可控硅控制系统的不稳定、计算机死机等问题造成的系统保护电机跳闸，给生产带来影响）。

4 结论

      SIMATIC-TDC应用于SVC控制系统可以大大提高SVC装置的性能和可靠性。同时该控制系统结构简单合理、可以实现多种复杂的控制算法、响应速度极快。首钢秦皇岛板材有限公司110kV变电站、天津津滨轻轨有限公司110kV变电站、青岛四方-庞巴迪-鲍尔铁路运输设备有限公司110kV变电站、首钢*材等实际SVC工程的应用证明该方案的可行性和实用性，给用户带来了明显的经济效益