提高電子元器件使用可靠性的措施研究

印曉紅

摘要：電子元器件是一類精密零件，其在運行系統中起到重要的作用。電子元器件在整機運行中能夠提供有效的控制，體現器件使用的優勢。為了保障電子元器件的使用效率，需要提高其使用的可靠性，因此，文章重點研究提高電子元器件使用可靠性的措施。

關鍵詞：電子元器件；可靠性；精密零件；整機運行；運行負荷 文獻標識碼：A

中圖分類號：TN306 文章編號：1009-2374（2016）11-0022-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.11.011

1 概述

西門子S7-1500是一款中高端PLC控制器，是專門為中高端設備和工廠自動化設計服務的新一代PLC控制器。該控制器具有運動控制、工業信息安全和故障安全等功能。S7-1500具有下述優點：響應速度快，性能大幅提升，功能強大，有可供用戶使用的充足的存儲器空間，S7定時器、計數器分別有2048個。運動控制功能強大，最多支持20個速度控制軸、定位軸和外部編碼器，具有高速計數和測量功能。S7-1500還可以采用PROFINET通信，可以保證確定的快速反應時間和高精度的系統響應，最短循環時間可達到250us。

PROFINET通信方式是開放的標準的實時的工業以太網技術的自動化總線標準，它是基于工業以太網的通信方式。IO控制器最多可以連接256個設備，對于整個以太網網絡節點是沒有限制的。而且IO控制器間可以實現實時的PROFINET CBA通信，最小刷新時間為1ms。由于其開放性可以同時應用IT等服務，包括Web、Email等，并且可以同時傳輸文本、語音和視頻等數據。節點安裝非常簡單，連接到交換機即可，這與辦公室的局域網絡一樣增加和減少設備十分簡單方便?？梢詿o縫集成已有的現場總線系統，例如PROFIBUS、Asi、Interbus等。PROFINET同時支持故障安全系統，通過ProfiSafe行規進行安全節點間的通信。

PROFINET最突出的特點是它的實時性，傳統的PROFIBUS通信方式也可以實現上述的基本功能，不過在實時性要求較高的場合特別是在運動控制系統的設計中，其高速的響應性能與PROFINET通信方式是無法相比的，無法像PROFINET一樣實現最小實時周期為250us的精度。

PROFINET另外一個突出的主要特點是以太網通信，借用以太網可以同時傳輸TCP或IP數據或者數據、文本、語音、圖像等數據，這是PROFIBUS所無法可比擬的。PROFIBUS的缺點主要體現在設備增加方面，局限比較多。而PROFINET使用以太網的連接通信方式，加入交換機，插入網線即可連接成功。這與局域網相似，需要增加設備的時候，只需要連接到交換機的端口即可。PROFINET通信方式和PROFIBUS通信方式主要不同還在于通信速度的不同，PROFINET通信方式的通信速度要快得多，數據傳輸的帶寬最大為100Mbps，而PROFIBUS的通信方式的數據傳輸的帶寬最大為12Mbps。并且數據傳輸方式也不同，PROFINET通信方式為全雙工，而PROFIBUS通信方式是半雙工。

本文設計的變頻調速系統采用PROFINET通信方式，西門子S7-1500通過PROFINET控制G120變頻器調節速度，也就是通過網絡控制變頻器調速，通過設置相應的控制字設定變頻器的工作狀態，然后通過網絡將電機速度傳給變頻器，從而實現變頻器控制電機調速的功能。

2 系統設計

2.1 系統硬件組態

系統采用工業以太網通信方式，硬件組態如圖1所示。組態硬件包括S7-1500、變頻器G120、觸屏TP700和交換機X-208。系統通過組網PN/IE_2連接起來，通過網絡2完成各硬件的通信過程。本設計系統的觸屏采用精致面板TP700?？刂破鱌LC通過中間M存儲單元建立其與觸屏的連接，當觸屏I/O域輸入設定速度時，控制器s7-1500會通過中間繼電器M，采集到觸屏設置的轉速，然后根據設定的轉速經過程序運算，接著通過與變頻器的通信端口將轉速輸出給變頻器。變頻器與控制器s7-1500的通信端口，在完成硬件組態時，會自動生成數據交換端口。電機會按照設定轉數轉動，當通過觸屏改變轉速時，電機的速度會隨之改變。

2.2 觸屏畫面設計

通過觸屏I/O域，將轉數通過“設定轉數”窗口設定，“實際轉數”窗口是讀取變頻器的反饋速度。系統設計了兩個按鈕，啟動和停止按鈕，啟動用于啟動電機運行，停止按鈕用于停止電機運行。

2.3 變頻器參數設定

變頻器參數設定通過博途Startdrive設定，如圖2所示。設定變頻器參數不需要通過手動設置，通過TIA博途軟件就可完成對變頻器電機參數的設置，通過軟件設置完參數后，然后通過網絡下載到變頻器內部。本文設計的變頻調速系統電機選用異步電動機，電機的基本參數額定電壓為230V，額定電流為0.73A，額定功率為0.12kW，額定功率因數為0.75，額定頻率為50Hz，額定轉數為1350R/min，在設定重要參數時，最大轉數必須設定為額定轉數，如設定最大轉數不等于額定轉數，電機實際轉數和設定的轉數會不同，進而出現錯誤。

3 程序設計

變頻調速程序設計流程圖如圖3所示。當按下觸屏上的啟動按鈕時，電機根據觸屏設定的轉速運行，當按下停止按鈕時，電機停止運行。

觸屏的I/O域鏈接PLC的MW30寄存器，經過運算，將MW30里的設定轉數轉換成數字量存到寄存器MW20，然后通過端口地址QW14送到變頻器。

實驗結果設定轉數為500，變頻器反饋轉數為499，由于運算時采用雙整型，所以存在誤差，如果采用實數運算，則不存在誤差。

4 結語

由于新型的西門子S7-1500控制器具有響應速度快、存儲空間大等優點，因此本文設計的調速系統采用S7-1500控制器，利用PROFINET通信方式完成對電機速度的調節。軟件編程選用功能強大的TIA博途編程軟件，TIA博途不僅包括觸屏的設計，還包括對變頻器參數調節的功能，在最大程度上提高了工作生產效率。

（責任編輯：黃銀芳）