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nicebaby 发表于 2008/10/4 9:45:44
随着我国国民经济的高速发展，同时经常又有重大安全事故的报道（例如，去年、前年的重大煤矿安全事故），安全的概念越来越得到人们的重视，安全包括人员的安全和设备的安全。对于自动化控制装置，也提出了新的安全概念和出现了新的安全产品，例如，带安全功能的PLC 和带安全模板的传动装置。下面的两个图说明对于安全的传统解决方案和基于安全集成的传动系统之间的差别。52楼 回复本楼
对于传统的安全解决方案，是使用继电器、安全保护开关、漏电流和离散的故障检测设备来完成所需要的安全保护功能。用这种方法，需要很多外接线，这本身又增加了不安全因素，另外，一些附加的功能，需要用附加的外部设备（例如速度监视、时间继电器等）来实现。而基于安全集成概念的新装置，它可以不需要使用外部主回路接触器和电动机接触器来断开电动机（安全断开扭矩），以及通过释放能量的办法进行保护，一方面降低了成本，并改善了电磁兼容性EMC，另外的优点是占用空间少，减少安装成本，方便诊断，容易理解，能快速关断电动机和快速再启动电动机，还能用多种方法来恢复装备。
德国伦茨（Lenze）公司最近推出了新一代伺服控制系统9400系列。该系列控制器，配置有安全模板，
具有集成安全的功能。
图2是伦茨公司9400伺服控制系统的正面配置图，从图的右下方，可以看到有一个用于安全工程的模块插槽。
图1 关于安全的传统解决方案和基于安全集成传动装置的差别
图2 伦茨公司9400 伺服控制系统的正面配置图
图3 SM301 安全模板的外形图和所具有的安全功能
9400系列有三种类型的安全模板：SM100，SM300，SM301。这三种模板都经过认证，其中SM100符合欧洲的EN954-1类型4标准和IEC 61508 SIL 类型3 标准，SM300模板符合欧洲的EN954-1类型3标准，SM301模板符合欧洲的EN954-1类型3标准和IEC 61508 SIL 类型3 标准。
下面我们以SM301模板为例，说明它的结构和所具有的安全功能。图3是SM301模板的外形图和所具有的安全功能。
在这里我们还要对安全功能的概念作一点解释：
STO （Safe torque off）：安全断开扭矩
根据EN 954标准第1部分和第2部分控制等级3的要求，“安全断开扭矩”的安全功能是“防止不希望发生的启动”。为此目的，提供两个独立的安全路径，一是使从微处理控制器到逆变器的脉冲变得无效（控制器禁止），二是使提供功率级驱动“光偶”上的电压断开，亦即，微处理控制器系统的脉冲再也无法通过逆变器（脉冲禁止），这些输出信号被确认附加上时，就达到了控制等级3。图4说明了实现安全断开扭矩的方法。
图4 实现安全断开扭矩的方法：控制器禁止（禁止使用）和脉冲禁止
图5 SM301 安全模板的内部结构框图
图6 通过PROFIBUS-DP 总线实现PROFIsafe 的数据通信
SS0 （Safe stop 0）：0级安全停机
按照EN 60204-1的定义，由机械的功能要求和危险性评估，指出停机等级分为0级，1级和/或2级。0级和1级停机的实施与操作方式无关，0级停机优先于1级停机。停机功能超越于有关的启动功能。0级停机是由立即断开机械驱动装置上的电源实施停机，它是不控制的停机，不控制停机的含义是，例如：断开机械驱动装置上的电源使机械运动停止，激活所有的制动器和/或其它的机械停止装置。
SS1 （Safe stop 1）：1级安全停机
1级安全停机是控制停机，在机械驱动装置仍然供电的情况下实现停机，当停机完成后再断开电源。控制停机的含义是机械运动的停止是通过，例如，降低电命令信号到零来实现的，只要停止信号已经被控制器确认，在停机过程中仍然维持机械驱动装置的供电，直至停机过程结束，再断开电源。
SS2 （Safe stop 2）：2级安全停机
2级安全停机类同于1级安全停机，差别只是2级安全停机，在停机后仍然维持机械驱动装置的供电，因此能快速实现再启动。
伦茨公司提供有工程组态软件，可以对安全模板和安全功能进行项目组态和参数设置。
PROFIsafe安全总线及由安全PLC对9400伺服控制系统进行控制和实现安全功能
PROFIsafe行规是Profibus-DP通信协议应用层的一个行规，因此，其通信物理层和数据链路层仍然沿用Profibus-DP的标准，只是将安全数据和非安全数据进行了分隔，非安全数据的的传输是按标准的Profibus-DP进行。为了进行安全数据的传送，安全模板有自己的PROFIsafe节点地址，这一地址和标准Profibus的节点地址是不相同的，可以通过模板上DIP开关来设置PROFIsafe节点地址（地址从1…1024）也可以用“Engineer”软件通过代码C13897或C14897进行设置。图6是通过PROFIBUS-DP总线实现PROFIsafe的数据通信示意图。
图7 PROFIBUS 的标准报文结构
图8 Profibus 数据报文的划分
图9 槽1 部分数据的细分
图10 PROFIsafe 输出数据的定义
图11 PROFIsafe 输入数据的定义
图12 ：本例中编程的逻辑操作
图7是PROFIBUS的标准报文结构，报文与报文之间至少要有33Tbit的同步时间，接着是报文分隔符SD （规定数据为68H），LE （数据定义报文中“过程数据的长度”），LEr （重复过程数据长度），SD分隔符，DA （目标地址），SA（源地址），FC（报文功能码），报文数据部分（1…244个字节），FCS （桢校验码），ED报文结束符（规定数据为18H）。
作为安全数据的报文结构，和标准结构是一样的，只是在报文数据部分的一开始有F过程数据（安全过程数据：12…
122字节），1字节的的控制字节（写报文）或状态字节（读报文），1字节的连续号，CRC2 （循环冗裕码校验：2或4字节），以上称为数据的槽1部分（Slot 1），剩余部分作为标准报文的数据部分，称为数据的槽2部分（Slot 2），但是总的报文数据部分的长度最大不得超过244字节，见图8。
对于SM301安全模板，PROFIsafe行规对槽1部分的数据作了更具体的规定，槽1部分的数据长度总是8个字节，分配如下：
字节0到字节3（总共4个字节）是PROFIsafe的过程数据（PROFIsafe输出数据或PROFIsafe输入数据），字节4是控制字节或状态字节，字节5为连续号，字节6和字节7是循环冗余码校验字节，见图9。
PROFIsafe行规对前4个字节（PROFIsafe输出数据或PROFIsafe输入数据）又作了明确的定义：
（PROFIsafe输出数据是指从安全PLC传送到安全模板的数据（控制数据），其字节的每一个位的的含义是：字节0
位0: 激活STO（值=0,表示要求激活安全断开扭矩）
位1: 激活SS1（值=0, 表示要求激活1级安全停机）
位2: 激活SS2（值=0, 表示要求激活2级安全停机）
位3: 激活SLS1（值=0, 表示要求激活安全限速1）
字节1
位1: 激活ES（值=1,表示使能开关是有效的）
位3: 激活OMS（值=0, 表示选择正常操作）
字节2
位0: PS_AIS（值由01, 表示（再）启动确认）
位1: PS_AIE（值由01, 表示故障确认）
位7: 激活SSE（值=0, 表示要求激活安全紧急停机）
字节3
位0: SD-Out1（值=0, 表示SD-Out1输出置成ON状态）
所有没有列出的位，表示保留将来作扩展的应用，但是必须发送“0”信号
PROFIsafe输入数据是指从安全模板传送到安全PLC的数据（状态信息），其字节的每一个位的的含义是：
字节0
位0: 在完成SS1之后置位，表示STO的状态（值=1,表示STO有效）
位1: 在完成SS1之后复位，表示SS1的状态（值=1, 表示SS1有效）
也在SSE中置位ggf
位2: 在完成SS2之后复位，表示SS2的状态（（值=1, 表示SS2有效）
位3: 表示SLS1的状态（值=1, 表示SLS1有效）
字节1
位1: 表示ES的状态（值=1, 表示使能）
位3: 表示OMS的状态（值=1, 表示手动操作）
字节2
位0: 在完成SS1之后置位，表示SOS的状态（值＝1, 表示SOS有效）
位1: 在完成SLS1之后置位，表示SLS1的状态（值＝1, 表示SLS1有效）
位7: 表示SSE的状态（值=1, 表示SSE功能有效）
字节3
位0: SD-In1（表示连接在I1A和I1B通道上的传感器状态，值=1表示A和B通道上的传感器是ON状态）
位1: SD-In2（表示连接在I2A和I2B通道上的传感器状态，值=1表示A和B通道上的传感器是ON状态）
位2: SD-In3（表示连接在I3A和I3B通道上的传感器状态，值=1表示A和B通道上的传感器是ON状态）
位3: SD-In4（表示连接在I4A和I4B通道上的传感器状态，值=1表示A和B通道上的传感器是ON状态）
位7: 表示错误有效（值=1, 表示有错误存在）
所有没有列出的位，表示保留将来作扩展的应用，但是必须发送“0”信号，以上是有关PROFIsafe行规的一些说明。最后，我们提供一个安全通信的实例：
上位PLC是西门子公司的S7 300 F PLC，具体配置如表1。
安全通信的从站是伦茨公司的9400伺服控制器，带SM301安全模板。
应用STEP 7编程组态软件，完成硬件的组态，建立符号地址表，建立安全操作的逻辑程序和完整的程序（见图12）。完成程序的下装和调试，通过在线监控或变量表可以监视PROFIsafe的通信状态。
在本文的最后部分，我们提供两个与本文有关的术语和缩写词表，以便读者方便阅读。
在基于集成安全的传动系统中将要用到的术语和缩写词表（见表2）
文章摘自 中华工控网
引用 nicebaby 2008/10/4 9:45:44 发表于52楼的内容
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引用 小麻籽 2008/10/4 14:05:00 发表于53楼的内容
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引用 hq0769 2008/10/4 15:50:11 发表于54楼的内容
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引用 大头鱼 2008/10/4 19:15:14 发表于55楼的内容
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小牛牛 发表于 2008/10/4 22:28:42
56楼 回复本楼有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及峰值因子的概念--UPS功率因数及负载性质
UPS是针对计算机、通讯设备、控制系统等精密设备而设计制造的可靠电源系统,适用于0中断要求场合的应用。使用UPS供电时需要注意负载性质是否匹配,另外，有些负载是不可以使用UPS供电的。以下首先介绍几个基本概念。
一、 有功功率、无功功率、视在功率、功率因数及峰值因子的概念1.有功功率：可以转化成其他形式能量（热、光、动能）的能量。以P来表示，单位为W。一般来说，有功功率是相对于纯阻性负载来说的。
2.无功功率：功率从能量源传递到负载并能反映功率交换情况的功率就是无功功率。以Q来表示，单位为Var。它的产生是由于感性负载、容性负载、以及电压和电流的失真。这种功率可导致额外的电流损失。
3.视在功率：有功功率和无功功率的几何之和（即平方和的均方根），它用来表示电气设备的容量。以S来表示，单位为VA。
4.功率因数：正弦交流电压与电流的相位差称为功率因数角，以Φ来表示，没有单位，而这个功率因数角的余弦值称为功率因数。它决定于电路元件参数和工作频率，纯电阻电路的功率因数为1，纯电感电容电路的功率因数为0。功率因数cosineΦ=P/S。 5.峰值因数：如右图所示，蓝色正弦波为电压波形，红色为电流波形。峰值因数是指电流瞬时值的峰值与其有效值的比值。它用来描述冲击电流。如果供电设备的峰值因数越高，表明设备抗冲击能力越强。通常UPS的峰值因数为3：1，适合电脑等非线性负载在正常工作中的峰值因数要求。但当冲击较大时，UPS等供电设备的电流容量乘于3后还不足以满足负载的瞬间电流要求。在这种情况下需要考虑增加供电设备的容量，从而提高电流提供能力。通常计算机负载在开机时会产生超出平常多倍的大冲击电流。通常超过UPS的峰值因数提供能力，因此在选择UPS容量时需要考虑负载波动及冲击余量，适当增大UPS 容量以抵御负载的波动，选择UPS容量余量为：
而对于某些特殊负载而言，在起动或工作过程中会产生很强的冲击电流，负载容量瞬间升高数倍(有时高达6倍)。对于此种负载应在普通容量余量比例基础上进一步加大余量。正确的容量配比对UPS的正常稳定工作及UPS的工作寿命影响很大，经常工作在满载或过载状态下的UPS系统故障的机会源源高于正确容量配比的UPS电源。UPS容量(VA数)：计算机负载容量(VA数) = 1：0.7
引用 小牛牛 2008/10/4 22:28:42 发表于56楼的内容
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引用 艾艾 2008/10/5 13:34:11 发表于57楼的内容
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小麻籽 发表于 2008/10/5 14:01:03
随着自动化水平的提高，DCS控制系统(集散控制系统)逐渐代替了常规仪表，其优越性已被广大操作人员所接受。但发生故障时，会造成装置停车甚至事故，各种故障如何及早发现及恰当处理就显得非常重要。我公司合成氨工艺使用多套浙大中控JX-300XDCS进行控制，控制稳定可靠，针对存在的一些问题，根据多年维护经验，我们总结出了一套行之有效的故障判别及处理方法。58楼 回复本楼
1、查看监控画面的数据
出现以下情况时，说明控制系统发生问题，应立即通知微机维修人员维修，同时操作工到现场进行处理。
(1) 经常变化的数据长时间不变，且几个数据或所有数据都不变。
(2) 控制分组画面中，手动自动无法切换，或手动输入数据后，一经确认，又恢复为原来的数据，修改不过来。
(3) 趋势图画面中，几条趋势都为直线不变。
(4) 监控画面中，多个数据同时波动较大。
判断波动数据是否为工艺上相关参数，若是相关参数则通知仪表及微机人员检查，看是否某调节系统波动引起相关参数变化，同时将相关调节系统打到手动状态，必要时到现场进行调节。如水溶液全循环装置中，尿素合成塔压力正常时为l9．67MPa，如果突然大范围波动，此时势必引起下游的中压系统、低压系统压力波动，这种情况是由于几个相关参数中某一参数波动引起其他参数变化，并不是控制系统本身故障。
若波动数据工艺上彼此并无直接影响，则可能为微机某卡件发生故障，立即将相关自调系统打到手动调节，必要时到现场进行调节，同时，通知微机及仪表人员检查。
2、查看操作站工作情况
当发现某个操作站死机， 监控画面数据不刷新，调节画面不起作用，查看右上方系统报警指示灯是否正常，并检查其他操作站是否工作正常，若正常，则仅该操作站有问题，通知微机维修人员修理。若其他操作站数据也不变，则为系统通讯网络出现故障，立即通知维修人员检查网络设备的运行情况，进行修复。
3、观察操作站的断电情况
若部分操作站突然无显示，则说明UPS或市电断电，立即通知微机维修工进行维修。若有电的操作站可正常监控，此时不会影响控制系统的正常调节。
4、注意控制站全部断电的情况
由于所有控制站设备均为双路供电，一路UPS，一路市电，所以这种情况的发生几率很小。
当控制站全部断电后，监控画面上两个系统报警红灯亮，通讯中断，数据全部不刷新，所有自调系统完全失控，调节阀将恢复到初始状态，气开阀全关，气关阀全开。此时，应立即紧急处理或停车，同时到现场进行操作。
5、注意所有操作站全部断电的情况
此时，查看控制站电源指示灯是否正常，卡件诊断指示灯有无故障红灯，绿灯表示卡件正常工作，若以上都正常，则可以确定控制站工作正常，自调系统工作正常，只是操作工暂时看不到监控画面，且不能对现场进行遥控操作，立即通知微机维修人员进行维修，并到现场进行监控。
6、调节阀仪表气源压力低或仪表空气全部断气
当发现多个自调系统失灵，监控画面上自调阀阀位在全开或全关位置，立即检查仪表气源压力，若气源压力小于0．4MPa，则不正常，检查气源管道有无堵塞或漏气现象；若气源压力小于0．2MPa，立即进行紧急停车。将监控画面上的自调系统全部打到手动，将调节阀阀位调到安全位置，通知仪表工检查气源，同时到现场进行操作，关闭调节阀两端的截止阀，用旁路阀操作。
结 论
DCS发生故障时，操作工应掌握一定的判别方法，及早发现问题，进行适当处理，可以避免或者减少对工艺控制的影响
引用 小麻籽 2008/10/5 14:01:03 发表于58楼的内容
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nicebaby 发表于 2008/10/5 14:13:15
提到处理器，人们往往会觉得嵌入式系统远不如它的堂兄弟台式电脑风光。但是Intel，AMD以及其他一些厂商，正开始将目光转向嵌入式市场，它们发现自动控制应用领域能最快地从新开发的技术中获益。59楼 回复本楼Matt Chang是Opto22公司的一名硬件工程师。该公司位于美国加州的Temecula，是知名的硬件生产商和软件开发商。Chang一直从事于新产品的开发，在这个过程中，嵌入式控制芯片的固有缺陷曾经觉得很头疼。使用嵌入式芯片需要占用额外的空间，而这将会增加成本，消耗能源。因此，包括他自己在内的大部分自动化硬件设计师，都不太愿意选用嵌入式芯片。
不过现在，他不再为这个问题发愁了。Chang说：“目前半导体行业最新的产品已经可以解决这个问题了”。
随着半导体制造技术的发展，他解释道，晶体管的封装密度大大增加，从而在极小的空间内就可实现特定的功能。另外，像以太网或无线通讯这些过去的高新技术，现在已经很普遍。对于Opto 22公司来说，使用现成的半导体就可以进行专用设计，芯片成本明显下降，集成水平也获得了相当程度的提高。
这种情况并不只是发生在Opto 22公司，受益的厂家也不只这一家。让我们看看下面几家半导体厂商的情况就可以了解嵌入式芯片现今以及将来发展的情况。
图1：对于嵌入式市场来说，Intel提供了生命周期长达5－7年的解决方案，就像现在的酷睿双核处理器和Q965芯片组。过去，这样先进的芯片投放在嵌入式市场的时间会远远晚于桌面电脑，而现在，这个差距几乎为零。（来源：Intel公司）在Intel
众所周知，Intel公司坐落于加州的Santa Clara，以制造微处理器而闻名。Intel嵌入式通信集团区域市场经理Phil Ames告诉作者，在INTEL进军PC市场前，一度作为世界最大的芯片供给厂商在嵌入式系统的市场上享有盛名。
今年1月，Intel公司宣布制造出了首款采用45纳米生产工艺的晶体管，这是在目前芯片技术上的突破，这意味着在针尖大小的地方就可以容纳3千万个这种晶体管。公司预计在下半年开始投入生产。如果是在五年前，这项技术突破对于嵌入式芯片意义不大，因为，在嵌入式技术和最先进的处理器之间存在着严重的滞后，两者之间至少存在2年的差距。现在不需要再担心这个问题了，Ames说，“现在基本上已经没有滞后了”。
他提到了2006年的两件事，Intel公司宣布将多核技术用于台式电脑后，短短几星期内，与之兼容的嵌入式芯片就生产出来了。这种先进技术在很多方面都会有利于自动化应用的发展。
例如，带有多个独立处理器的芯片，可以保证在实时操作系统中，一个处理器用于操控自控机械，另一个处理器可以用于企业运营。因此，整个控制系统无论对于处理循环进程和系统内存，都不会出现供不应求的状况。Ames提到更大的优势在于有足够大的内存空间来处理工作，可以降低能耗。实验表明，同样完成两次操作，和单核处理器比较，双核耗能减少40％——降低能耗，这是嵌入式技术应用的一个重要的优势。
不是每一款Intel芯片都是嵌入式的。公司会同时对芯片及其制造工艺进行考察，以保证在五到七年中，公司对该款产品都有足够的生产力和供应量。Intel这么做，是因为工业级应用产品比普通的消费品使用寿命长，在斥巨资投产之前，必须确定所选的产品有长效的使用寿命。“一旦考察完成，而我们能够保证这些产品的使用寿命，这些产品就可以投入使用或是作为嵌入式芯片的样品，这与我们台式机配置的处理程序稍有不同。”Ames说。
图2：嵌入式应用的主板经过来自各方、而不仅仅是芯片制造商的的试用和检验。这个过程可以确保最新型的芯片在这些应用中正常工作。这些主板配置不同，可以支持处理器、接口和软件的不同组合。（来源：AMD公司）与此同时，在另一个小镇里
AMD公司，位于加州的Sunnyvale，是INTEL公司的主要竞争对手，也是嵌入式芯片的主要供应商。AMD的嵌入式策略管理部门的区域经理Jeff Chu说，他说，同等程度的操作过程，服务器和嵌入式之间的技术滞后现在大概是六个月左右，比以前的严重滞后已经有了很大的改善。
Chu说，不论发布何种新产品，AMD公司都采用最新的技术以适应嵌入式市场的需要，包括产品的使用寿命，以及产品的能量损耗这些要求。例如，他提到，AMD发布了双核Athlon芯片，配备了额定功率35瓦特的电源，足以满足更高端的嵌入式应用。然而，处理器也可以将电源功率设定为12瓦。“你可以调节电源功率以降低能耗。”Chu说。
这种可选择功率的处理器应用在工业用的单片机中。同时AMD还推出Geode系列的产品，Geode是一种结构紧凑且低功率的处理器，配备通用1.3瓦特电源，运行频率为433MHz。这类产品在最大变化范围和最大可用范围内,可以运行所有微软视窗和基于Linux的应用软件，可以访问所有32位的X86软件。Geode系列的最新的版本目前的电源功率为通用2.6瓦特, 运行频率为600MHz。
AMD公司也不是每一款新型芯片都走嵌入式路线。一方面是因为，五年来，公司致力于嵌入式产品的供应，并在相当长的一段时间内要确保该产品的供给。除此而外，为保证产品的长期使用寿命，需要认证机构，如联邦航空管理局的认证。在某些情况下，一旦特定系统通过验证，那它和它的内在部分就不能再改变了。因此，AMD不可能完全不考虑这些因素就做出生产的决定。
图3：今天，嵌入式应用的主板是和很多微处理器兼容的，包括双核芯片，并且具有多种接口，例如PCIExpress，PCI，USB以及以太网。通过提供这些主板，芯片制造商也利用最先进的半导体技术推动嵌入式应用发展。（来源：AMD公司）个性化设计
除了像英特尔、AMD等这些知名企业外，还有很多其他企业参与到嵌入式芯片的生产中。其中一家就是位于美国德州Austin的Freescale公司。2004年，它从Motorola（摩托罗拉公司）分离出来，目前已经成为独立的私有型企业。其在嵌入式控制器领域
有超过十年的生产开发经验。尽管资金投入不如一些较大的同类企业那么多，Freescale每年还是将超过十亿美元的资金投入到各种半导体工艺的研究和开发上。
Freescale的移动产品市场经理Jeff Bock提到，公司正在设法降低产品的能耗和价格。在能耗方面，公司给处理器搭建了新的芯片水平结构，客户可以控制芯片内部的外围线路的开关。这种设计最初应用在移动设备，如今也越来越普遍地应用在嵌入式芯片中。
在嵌入式的内部空间，Bock注意到从8位和16位芯片到32 位设备的变化趋势。他指出，这种变化的出现，是源于可控区域网络(CAN)的出现，以及像ZigBee这类用于短距离传输的低能耗的无线协议相继出台。利用这种通信协议的优势，人们逐渐摒弃了旧处理器，对芯片的要求日渐提高。“大家开始转向32位通信技术开发，追求更高水平的运行性能。”Bock如是说。
嵌入式处理器发展到最后，用户需要的是为他们度身定制解决方案，而不仅仅只是一台通用嵌入式处理器。以Rockwell公司为例，位于美国威斯康星州Milwaukee的Rockwell自控公司，是一家知名的自动化供应商。它的逻辑可编程自动控制器非常有名。公司在半导体供应市场并未占据很大份额，但它能够自己设计芯片。
Rockwell公司的控制器策略经理Scott Tenorio解释说，目前公司决定采用这种特制芯片的开发策略有很多原因。由于硅工业的发展，目前制造一个客户端芯片所需的硅的价格并不是很昂贵。此外，公司采用这种开发策略能够确保芯片在位处理水平上保持良好的运作，可以将芯片结构设计得尽可能的紧凑，同时降低了能耗。
但这并不意味着Rockwell只用自己的设计。这完全取决于项目需要，特殊应用特别对待，采用最佳的解决方案。“我们也使用现成的解决方案。”Tenorio说。展望未来
无论是按客户需求特别设计还是通用处理器，嵌入式芯片发展大大受益于目前的半导体制造技术的发展，整个业界都遵循摩尔定律。早在40年前，Intel公司的创始人Gordon Moore总结出的摩尔定律指出，一块处理器芯片上可集成的晶体管数量每隔不几年就会翻一番。
从芯片的发展史来看，芯片的尺寸按照每三年0.7的线性比例缩小。TI公司位于Dallas的高级研究员Bob Doering，说，这个缩放比例有益于像TI这样的公司推出价格更低廉，但功能却更强大的产品。
在90年代末期，这种线性变化大大加速了，变化时间从3年缩短到2.5年。在最近几年变化幅度似乎有所减慢，而且慢慢和趋近历史曲线。尽管未来不可预知，但可以推测。Doering认为在2010年或者生产工艺技术达到32纳米以前，变化的幅度不会再减慢。
然而，2010年后的局面如雾里看花，难以揣测。有一种说法称技术上已经完全有能力实现飞跃，然而经济上无法承担技术实现所需的高昂费用。尤其是当半导体光刻技术或是其他生产工艺有重大突破的话，相形之下，这种技术的开发成本就太过昂贵，风险也太过巨大。
尽管如此，Doering提醒说，我们必须要重视行业内的独创性。当前的行业热点是浸没式光刻技术，这是几个世纪以来显微学技术在半导体制作上的实现。一旦这种解决显影问题的方案被开发出来，摩尔定律就会被继续沿用下去。就像Doering说的，“我们的工程师非常善于紧跟最新技术的潮流。”文章摘自 中华工控网
引用 nicebaby 2008/10/5 14:13:15 发表于59楼的内容
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nicebaby 发表于 2008/10/5 14:18:49
60楼 回复本楼某油库安装59台高准(Micro Motion®质量流量计，其中码头安装26台(型号为DS600,CMF400,CMF300)，装车区安装33台(型号为CMF300)，设计用于油品贸易交割计量。码头装船主要品种为重油，质量流量计与罐计量偏差大，无法使用质量流量计进行油品贸易交割计量，暂时使用罐计量作为油品贸易交割计量，油品计量纠纷多。
为了减小油品计量纠纷，提高装船效率，油库管理层提出：确保质量流量计的准确率，实现使用质量流量计进行油品贸易交割计量。经过我们的努力，实现了使用质量流量计进行油品贸易交割计量，2006年码头重油年装船使用质量流量计开单率达98.33%,油品和化工品年装车使用质量流量计开单率达99.99%（使用质量流量计值作为出货单量）。在这里和读者分享使用质量流量计进行油品贸易交割计量中的经验和心得。
质量流量计具有直接、实时测量介质质量、密度、温度和精度高（达0.1%）的特点。质量流量计测量整个流体的在线实时质量流量、在线实时密度、在线实时温度，并同时进行在线实时补偿。科里奥利质量流量计不受过程介质温度、密度变化的影响，一经投入使用，它的测量结果不受人的意志而改变，测量结果是客观的。同时，由于质量流量计安装在发油管线终端，直接计量装入小驳船的油品，包括管线存油，计量合理、科学。
选择了质量流量计，还要确保它的良好工作状态，才具备贸易交割计量的条件。如何确保它的良好工作状态？
坚持定期检查、维护：定期巡检设备，收集流量计的报警信息，发现问题，及时处理。在工作中有一个小技巧：瞬时体积流量不设置最小流量切除，这样便于巡检时检查质量流量计零位的偏差。当发现质量流量计零位偏离零位值过大时，进行零位确认，零位确认选择在装船过程中暂停或装船结束后马上进行（此时油品温度与装船时温度接近），进行零位确认前还建议保持管线压力与装船时压力相同、关严质量流量计前后阀门。一般情况下，建议每季对质量流量计进行零位确认。
当发现质量流量计零位不稳定时，必须认真分析，找出原因。某油库装车台1台CMF300质量流量计零位波动大，零位确认后仍不稳定，最大时零位达0.6t/h；现场检查，发现流量计传感器发出异常的响声，检查发现是伴热管与流量计传感器紧靠在一起引起的，将伴热管与流量计传感器分离后，异常响声消除，流量计工作正常。因此，安装应力对质量流量计测量的影响不可忽视。
油库贸易交割计量纠纷经常发生，为了解决计量纠纷，需对流量计各项数据进行分析。建议将质量流量计各项数据（如温度、密度、瞬时质量及体积流量、累积质量及体积流量、零位等）引入DCS系统进行记录，便于事后进行历史数据分析。
定期检定：根据国家计量检定规程《质量流量计》（JJG897-95）规定，用于贸易结算的流量计检定周期不超过一年。在使用中争议大时，也可以随时送检。质量流量计离线检定用的介质、工况与实际使用时情况绝然不同，检定后又存在运输震动、重新安装又存在安装应力，其计量精度受到较大影响，甚至达不到贸易交接要求。因此，建议采用在线实液检定。
为了确保质量流量计准确率和提高开单率，某油库坚持每周分析装船计量数据（人工检船量、人工检罐量和质量流量计），特别是对偏差值大于0.3%和无法按质量流量计开具出货单的船进行深入分析，找出原因，及时采取措施，并为以后装船作业提供参考。
笔者有一次经历：码头小驳船装油完毕，流量计读数为1000吨，但人工检罐量为996吨，船方报量与人工检罐量接近。为什么质量流量计与人工检罐量偏差如此大呢？我们需要进行人工复检罐量和人工复检船量。在复船量时，船方计量员提到，码头流量计的体积量与人工检船量接近。若流量计的体积量与人工检船量接近，那么流量计的质量与人工检船量（换算成质量）也应接近，估计问题在于人工换算方面存在问题。本次装船油品标准密度为0.9425g/cm3，上一次装船油品标准密度为0.9825g/cm3，管线存油量约为120 m3。同是120 m3的两种油品质量差4.8吨，也就是说用人工检罐时由于前后两次发不同密度的油品会引起4.8吨的人为计算偏差，在小驳船装油不多时（1000吨内），这个偏差值更不容忽视。所以，油库规定前后装船是不同一种牌号时需进行循环顶线作业，确保管线内油品与罐内油品一致。
在实践中，我们总结出使用质量流量计的下列经验：
■质量流量计直接测量介质质量。它的测量结果不受人的意志而改变，其测量结果是客观的。因此，质量流量计是油品贸易交割计量的理想选择。
■使用质量流量计进行油品贸易交割计量，大大地提高油库作业效率。以装船为例，装船结束后，若使用质量流量计进行油品贸易交割计量，立即可以从质量流量计读出装船油量。
■使用质量流量计进行油品贸易交割计量，计量纠纷明显减小。质量流量计工作稳定、精度高（达0.1%）。
因此，使用质量流量计装船和装车的开单率应作为油库的一项绩效指标，并列入绩效合同中。文章摘自 中华工控网
引用 nicebaby 2008/10/5 14:18:49 发表于60楼的内容
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cqs518 发表于 2008/10/5 15:58:41
61楼 回复本楼1 引言
随着通用变频器市场的日益繁荣，不包括OEM进口变频器，中国通用变频器年用量超过25亿元人民币，变频器及其附属设备的安装、调试、日常维护及维修工作量剧增，给用户造成重大直接和间接损失。本文就针对造成以上问题的原因，根据大量用户的实际应用情况，从应用环境、电磁干扰与抗干扰、电网质量、电机绝缘等方面进行了分析，提出了一些改进的建议。
2 工作环境问题
在变频器实际应用中，由于国内客户除少数有专用机房外，大多为了降低成本，将变频器直接安装于工业现场。工作现场一般是灰尘大、温度高，在南方还有湿度大的问题。对于线缆行业还有金属粉尘，在陶瓷、印染等行业还有腐蚀性气体和粉尘，在煤矿等场合，还有防爆的要求等等。因此必须根据现场情况做出相应的对策。
2.1 变频器的安装设计基本要求
(1) 变频器应该安装在控制柜内部。
(2) 变频器最好安装在控制柜内的中部;变频器要垂直安装，正上方和正下方要避免安装可能阻挡排风、进风的大元件。
(3) 变频器上、下部边缘距离控制柜顶部、底部、或者隔板、或者必须安装的大元件等的最小间距，应该大于300mm。
柜内安装变频器的基本要求
(4) 如果特殊用户在使用中需要取掉键盘，则变频器面板的键盘孔，一定要用胶带严格密封或者采用假面板替换，防止粉尘大量进入变频器内部。
(5) 对变频器要进行定期维护，及时清理内部的粉尘等。
(6) 其它的基本安装、使用要求必须遵守用户手册上的有关说明;如有疑问请及时联系相应厂家技术支持人员。2.2 防尘控制柜的设计要求
在多粉尘场所，特别是多金属粉尘、絮状物的场所使用变频器时，采取正确、合理的防护措施是十分必要的，防尘措施得当对保证变频器正常工作非常重要。总体要求控制柜整体应该密封，应该通过专门设计的进风口、出风口进行通风;控制柜顶部应该有防护网和防护顶盖出风口;控制柜底部应该有底板和进风口、进线孔，并且安装防尘网。
(1) 控制柜的风道要设计合理，排风通畅，避免在柜内形成涡流，在固定的位置形成灰尘堆积。
(2) 控制柜顶部出风口上面要安装防护顶盖，防止杂物直接落入；防护顶盖高度要合理，不影响排风。防护顶盖的侧面出风口要安装防护网，防止絮状杂物直接落入。
(3) 如果采用控制柜顶部侧面排风方式，出风口必须安装防护网。
(4) 一定要确保控制柜顶部的轴流风机旋转方向正确，向外抽风。如果风机安装在控制柜顶部的外部，必须确保防护顶盖与风机之间有足够的高度；如果风机安装在控制柜顶部的内部，安装所需螺钉必须采用止逆弹件，防止风机脱落造成柜内元件和设备的损坏。建议在风机和柜体之间加装塑料或者橡胶减振垫圈，可以大大减小风机震动造成的噪音。
(5) 控制柜的前、后门和其他接缝处，要采用密封垫片或者密封胶进行一定的密封处理，防止粉尘进入。
(6) 控制柜底部、侧板的所有进风口、进线孔，一定要安装防尘网。阻隔絮状杂物进入。防尘网应该设计为可拆卸式，以方便清理、维护。防尘网的网格要小，能够有效阻挡细小絮状物(与一般家用防蚊蝇纱窗的网格相仿);或者根据具体情况确定合适的网格尺寸。防尘网四周与控制柜的结合处要处理严密。
(7) 对控制柜一定要进行定期维护，及时清理内部、外部的粉尘、絮毛等杂物。维护周期可根据具体情况而定，但应该小于2～3个月;对于粉尘严重的场所，建议维护周期在1个月左右。防尘控制柜的安装要求
2.3 防潮湿霉变的控制柜的设计要求
多数变频器厂家内部的印制板、金属结构件均未进行防潮湿霉变的特殊处理，如果变频器长期处于这种状态，金属结构件容易产生锈蚀，对于导电铜排在高温运行情况下，更加剧了锈蚀的过程。对于微机控制板和驱动电源板上的细小铜质导线，由于锈蚀将造成损坏，因此，对于应用于潮湿和和含有腐蚀性气体的场合，必须对于使用变频器的内部设计有基本要求，例如印刷电路板必须采用三防漆喷涂处理，对于结构件必须采用镀镍铬等处理工艺。除此之外，还需要采取其它积极、有效、合理的防潮湿、防腐蚀气体的措施。
(1) 控制柜可以安装在单独的、密闭的采用空调的机房，此方法适用控制设备较多，建立机房的成本低于柜体单独密闭处理的场合，此时控制柜可以采用如上防尘或者一般环境设计即可。
(2) 采用独立进风口。单独的进风口可以设在控制柜的底部，通过独立密闭地沟与外部干净环境连接，此方法需要在进风口处安装一个防尘网，如果地沟超过5m以上时，可以考虑加装鼓风机。
(3) 密闭控制柜内可以加装吸湿的干燥剂或者吸附毒性气体的活性材料，并近期更换。3 干扰问题
3.1 变频器对微机控制板的干扰
在注塑机、电梯等的控制系统中，多采用微机或者PLC进行控制，在系统设计或者改造过程中，一定要注意变频器对微机控制板的干扰问题。由于用户自己设计的微机控制板一般工艺水平差，不符合EMC国际标准，在采用变频器后，产生的传导和辐射干扰，往往导致控制系统工作异常，因此需要采取必要措施。#p#分页标题#e#
(1) 良好的接地。电机等强电控制系统的接地线必须通过接地汇流排可靠接地，微机控制板的屏蔽地，最好单独接地。对于某些干扰严重的场合，建议将传感器、I/O接口屏蔽层与控制板的控制地相连[3]。
(2) 给微机控制板输入电源加装EMI滤波器、共模电感、高频磁环等，成本低。可以有效抑制传导干扰。另外在辐射干扰严重的场合，如周围存在GSM、或者小灵通机站时，可以对微机控制板添加金属网状屏蔽罩进行屏蔽处理。
微机控制板的电源抗干扰措施
(3) 给变频器输入加装EMI滤波器，可以有效抑制变频器对电网的传导干扰，加装输入交流和直流电抗器L1、L2，可以提高功率因数，减小谐波污染，综合效果好。在某些电机与变频器之间距离超过100m的场合，需要在变频器侧添加交流输出电抗器L3，解决因为输出导线对地分布参数造成的漏电流保护和减少对外部的辐射干扰。一个行之有效的方法就是采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法，并将钢管外壳或者电缆屏蔽层与大地可靠连接。请注意，在不添加交流输出电抗器L3时，如果采用钢管穿线或者屏蔽电缆的方法，增大了输出对地的分布电容，容易出现过流。当然在实际中一般只采取其中的一种或者几种方法。
减小变频器对外部控制设备的干扰措施
(4) 对模拟传感器检测输入和模拟控制信号进行电气屏蔽和隔离。在变频器组成的控制系统设计过程中，建议尽量不要采用模拟控制，特别是控制距离大于1M，跨控制柜安装的情况下。因为变频器一般都有多段速设定、开关频率量输入输出，可以满足要求。如果非要用模拟量控制时，建议一定采用屏蔽电缆，并在传感器侧或者变频器侧实现远端一点接地。如果干扰仍旧严重，需要实现DC/DC隔离措施。可以采用标准的DC/DC模块，或者采用V/F转换，光藕隔离再采用频率设定输入的方法。
3.2 变频器本身抗干扰问题
当变频器的供电系统附近，存在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源或者采用滑环供电的场合，变频器本身容易因为干扰而出现保护。建议用户采用如下措施：
(1) 在变频器输入侧添加电感和电容，构成LC滤波网络。
(2) 变频器的电源线直接从变压器侧供电。
(3) 在条件许可的情况下，可以采用单独的变压器。
(4) 在采用外部开关量控制端子控制时，连接线路较长时，建议采用屏蔽电缆。当控制线路与主回路电源均在地沟中埋设时，除控制线必须采用屏蔽电缆外，主电路线路必须采用钢管屏蔽穿线，减小彼此干扰，防止变频器的误动作。
(5) 在采用外部模拟量控制端子控制时，如果连接线路在1M以内，采用屏蔽电缆连接，并实施变频器侧一点接地即可;如果线路较长，现场干扰严重的场合，建议在变频器侧加装DC/DC隔离模块或者采用经过V/F转换，采用频率指令给定模式进行控制。
(6) 在采用外部通信控制端子控制时，建议采用屏蔽双绞线，并将变频器侧的屏蔽层接地(PE)，如果干扰非常严重，建议将屏蔽层接控制电源地(GND)。对于RS232通信方式，注意控制线路尽量不要超过15m，如果要加长，必须随之降低通信波特率，在100m左右时，能够正常通信的波特率小于600bps。对于RS485通信，还必须考虑终端匹配电阻等。对于采用现场总线的高速控制系统，通信电缆必须采用专用电缆，并采用多点接地的方式，才能够提高可靠性。4 电网质量问题
在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源等场合，电压经常出现闪变;在一个车间中，有几百台变频器等容性整流负载在工作时，电网的谐波非常大，对于电网质量有很严重的污染，对设备本身也有相当的破坏作用，轻则不能够连续正常运行，重则造成设备输入回路的损坏。可以采取以下的措施：
集中整流的直流共母线供电方式
(1) 在高频冲击负载如电焊机、电镀电源、电解电源等场合建议用户增加无功静补装置，提高电网功率因数和质量。
(2) 在变频器比较集中的车间，建议采用集中整流，直流共母线供电方式。建议用户采用12脉冲整流模式。优点是，谐波小、节能，特别适用于频繁起制动、电动运行与发电运行同时进行的场合。
(3) 变频器输入侧加装无源LC滤波器，减小输入谐波，提高功率因数，成本较低，可靠性高，效果好。
(4) 变频器输入侧加装有源PFC装置，效果最好，但成本较高。5 电机的漏电、轴电压与轴承电流问题
变频器驱动感应电机的电机模型，Csf为定子与机壳之间的等效电容，Csr为定子与转子之间的等效电容，Crf为转子与机壳之间的等效电容，Rb为轴承对轴的电阻;Cb和Zb为轴承油膜的电容和非线性阻抗。
高频PWM脉冲输入下，电机内分布电容的电压耦合作用构成系统共模回路，从而引起对地漏电流、轴电压与轴承电流问题。变频器驱动感应电机的电机模型
漏电流主要是PWM三相供电电压极其瞬时不平衡电压与大地之间通过Csf产生。其大小与PWM的dv/dt大小与开关频率大小有关，其直接结果将导致带有漏电保护装置动作。另外，对于旧式电机，由于其绝缘材料差，又经过长期运行老化，有些在经过变频改造后造成绝缘损坏。因此，建议在改造前，必须进行绝缘的测试。对于新的变频电机的绝缘，要求要比标准电机高出一个等级。#p#分页标题#e#
轴承电流主要以三种方式存在：dv/dt电流、EDM(Electric Discharge Machining)电流和环路电流。轴电压的大小不仅与电机内各部分耦合电容参数有关，且与脉冲电压上升时间和幅值有关。dv/dt电流主要与PWM的上升时间tr有关，tr越小，dv/dt电流的幅值越大;逆变器载波频率越高，轴承电流中的dv/dt电流成分越多。EDM电流出现存在一定的偶然性，只有当轴承润滑油层被击穿或者轴承内部发生接触时，存储在电子转子对地电容Crf上的电荷(1/2 Crf×Urf)通过轴承等效回路Rb、Cb和Zb对地进行火花式放电，造成轴承光洁度下降，降低使用寿命，严重地造成直接损坏。损坏程度主要取决于轴电压和存储在电子转子对地电容Crf的大小。
环路电流发生在电网变压器地线、变频器地线、电机地线及电机负载与大地地线之间的回路(如水泵类负载)中。环路电流主要造成传导干扰和地线干扰，对变频器和电机影响不大。避免或者减小环流的方法就是尽可能减小地线回路的阻抗。由于变频器接地线(PE变频器)一般与电机接地线(PE电机1)连接在一个点，因此，必须尽可能加粗电机接地电缆线径，减小两者之间的电阻，同时变频器与电源之间的地线采用地线铜母排或者专用接地电缆，保证良好接地。对于潜水深井泵这样的负载，接地阻抗ZE电机2可能小于ZE变压器与ZE变频器之和，容易形成地环流，建议断开ZE变频器，抗干扰效果好。
在变频器输出端串由电感、RC组成的正弦波滤波器是抑制轴电压与轴承电流的有效途径。目前有多家厂家可提供标准滤波器。
6 结束语
本文从变频器实际应用系统中出现的问题出发，从应用环境、电磁兼容、电网质量、电机绝缘等方面，有针对性地提出了一些解决问题的方法及改进的建议，对于变频器在实际工程中的应用有一定的参考价值。
引用 cqs518 2008/10/5 15:58:41 发表于61楼的内容
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