2005年9月至10月
二五年十月二十五日
本周科技小贴士:
避免接地回路
电气系统中的接地回路(也称为“噪声”)是由于连接两个点的导体中不需要的电流流动造成的，这两个点应该具有相同的电势，但事实并非如此。
最小化电气噪声对控制系统性能和可靠性的影响需要:
使用隔离的交流电源;
建立一个单一的公共系统接地点;
为低压信号(例如热电偶)提供隔离;
尽量减少杂散磁场的影响;和
选择合适的电缆和路径，包括适当的电缆间距。
不适当的接地，例如两端或错误的一端接地电缆屏蔽线，是引入电气噪声的一个来源。电缆屏蔽线应一端接地，最好在电源端接地。另一端应粘上胶带并加以保护。大多数错误的接地系统设计是由于混合电源和接地子系统(如交流，直流，屏蔽，机柜等)和/或未能在工厂的地网系统上建立一个单一的，共同的分离(隔离)接地点。
电源和接地子系统应分离到最后一个可能和/或实际的连接点。例如，在一组4个控制和仪表柜(交流、直流、屏蔽和机柜)中，机柜间的接地应保持隔离，并连接到一个隔离的机柜组接地排上。从机柜组接地排引出的绝缘接地线应引至总接地排，然后再与其他机柜组连接。主接地排的绝缘接地引线应路由到工厂接地网上的非共用(隔离)点。
在大型工厂中，将所有主接地点连接到地网上的同一点可能不太实际。在工厂接地网设计合理的情况下，各接地网点之间的电势差应该可以忽略不计，允许使用不同的接地网点。
来源:控制工程、2005年1月，回归基本，“避免电气接地回路。”
此外，“控制系统电源和接地更好的做法，”ISBN 0-7506-7826-7。
二五年十月十八日
本周科技小贴士:
步进电机的闭环控制方法
大多数基于步进电机的运动系统以低成本的开环方式运行，并且提供了唯一能够在没有反馈的情况下进行位置控制的运动技术。然而，对于某些需要增加可靠性，安全性或产品质量保证的应用，闭环控制提供了另一种选择
这里有一些获得步进电机闭环控制的方法:
一步验证最简单的位置控制，使用一个低计数光学编码器来“计数”移动的步数。一个简单的电路比较命令步和测量步，验证步进电机已经移动到所需的位置。
emf回来是一种无传感器检测方法，利用步进电机的反电动势(emf)信号来测量和控制速度。当“反电动势”电压降至检测水平以下时，“闭环”控制转移到标准开环进行最终定位移动。
全伺服控制是指在步进电机上全职使用反馈装置-编码器，解析器或其他反馈传感器-更精确地控制步进电机的位置和扭矩。
其他方法包括一些制造商使用的基于电机参数测量和软件技术的反电动势控制变体。在这里，步进驱动器监测和测量电机绕组，并利用电压和电流信息来改进步进电机的控制。主动阻尼利用这些信息来抑制高速振动，允许更多可用的扭矩输出，减少机械振动造成的扭矩损失。无编码器失速检测使用信息来检测同步速度的损失。
来源:控制工程、2005年2月，“闭环步进运动替代方案”。
二五年十月十一日
改善工程沟通的方法
关于工程师不善沟通的轶事比比皆是。然而，这里有一个更大的考虑。沟通不是人力资源人员和营销人员的软技能。相反，它是联系和理解的技能。它通常是决定一个项目成功或失败的因素。
五个沟通技巧可以指导你并帮助你成功地完成下一个项目。
创建“活的”项目协议
各种变化可能会使项目的原始目标过时。在创建项目协议时，要使其成为一份“活文件”，书面时要知道会有变化。
提高团队活力
可能会出现缺乏承诺、缺乏互动以及对建设性解决冲突缺乏兴趣的情况。许多项目在执行过程中也会得失人员。当这种情况发生时，团队花时间一起制定新的团队指导方针和会议协议是很重要的。重新制定指导方针和协议的原因与最初的原因相同——促进工作关系，创造一种积极互动的方式，并防止破坏性冲突。
创造机构记忆
行业标准的项目管理实践需要一个关键的项目收尾阶段，该阶段收集经验教训，并为您的组织提供来自整个企业的强大历史知识。一个能够学习和成长的公司，而不是不断地重复错误，将会走得更快。
创造具有感染力的承诺
人们需要看到、听到、闻到和品尝成功;即使是小小的胜利也会产生巨大的影响。与早期采用者沟通并展示成功是很重要的，这样人们就会明白你在做什么，以及他们如何成为持续成功的一部分。
营造安全的“蓝天”环境
为了让人们开诚布公地交流，他们必须在一个安全的环境中，允许一些“蓝天”和另类的思考。如果你营造了一个排斥想法的环境，那么人们就会停止分享想法，而是选择阻力最小的方式。
把沟通看作一种工具，它可以澄清、阐明和统一，并最终使你更接近前方的目标。
来源:控制工程、2005年9月，“改善工程沟通的5种方法”。
二五年十月四日
使用预测性泄漏测试方法
泄漏测试可能很复杂，特别是在制药工业中应用的高速过程中。一个关键的挑战是测试部件在压力(或真空)下稳定所需的时间;随着周期时间的减少，执行可靠泄漏测试的难度也增加了。为了避免多个泄漏测试站过多的设备成本，预测测试越来越多地用于缩短泄漏测试周期。预测性泄漏测试在部件完全稳定之前进行泄漏率测量，并将该值缩放到完全稳定测试的最终泄漏率。
以下是典型的泄漏测试方法:
最终泄漏率值的线性缩放:一个缩放因子用于缩放测量的泄漏率，以便在缩短测试结束时，该值与全长测试相同。只有最终比例值与泄漏限值进行比较。该方法的局限性在于，它忽略了泄漏率和压力曲线的形状，直到测试结束。零件或工艺异常可能导致测试以有效的泄漏率结束，而实际上存在问题。
非线性缩放:在给定的泄漏率范围内，简化的泄漏率值与完全稳定的值之间可能不存在线性相关性。因此，使用线性缩放来预测最终泄漏率可能是不准确的，特别是对于需要最长时间填充和稳定的部件。测试越短，情况就越糟。该方法的优点是非线性缩放考虑多个相关点，从而更准确地预测最终泄漏率，而线性缩放仅使用两个点。
针对训练曲线的连续验证:检测零件或过程中导致不规则形状的压力和泄漏率曲线的异常情况非常重要。为此，必须在整个测试过程中连续监测信号，并根据预设的限制进行检查。重要的是要注意，测试系统可以完全基于这些限制来可靠地通过或失败一个部件。当需要实际泄漏率值时，还应采用上述两种预测方法中的一种。
来源:控制工程、2005年7月，Inside Process，“预测泄漏测试的7个步骤”。
二零零五年九月二十七日
本周小贴士
I/O系统设计建议
输入/输出系统为集中式或分布式控制体系结构增加了智能、通信能力和灵活性。以下是设计“最佳I/O系统”的一些建议:
在选择产品以满足应用需求之前，要考虑I/O和控制系统结构。
评估系统需求，然后定义总体控制属性(响应时间、网络通信、诊断、冗余和可伸缩性)。
确保网络兼容性;例如，通过选择不兼容的设备，避免不必要地增加局域网的数量。
确定应用程序的物理结构/布局，以帮助确定I/O模块应该是本地的、远程的、分布式的还是组合的。
计算应用程序中机架式和分布式I/O系统的组合:机架式I/O用于需要快速响应的点和布线最少的本地设备。分布式I/O模块连接到一些远程设备。
确定处理器配置，也就是说，是需要单个处理器(PC或PLC)还是需要跨多个处理器的分离控制，或者需要多个处理器来执行特定任务。
考虑响应时间，它与总线通信、诊断、冗余、可伸缩性和模块化有关。它包括输入信号滤波时间、I/O扫描时间、处理器作用于输入的时间、将信号发送到输出设备的时间、以及输出设备产生输出信号的时间。
下面的参考资料提供了进一步的指导。
来源:《控制工程》，2005年9月，回归基础，“输入/输出系统”。
二零零五年九月二十日
本周小贴士
绘制工厂设备检查的热成像路线
一致性是有效和高效的定期热成像检查的关键。最新的热成像系统提供车载智能和先进的用户界面(hmi)，以帮助管理人员确保获取图像的技术人员沿着精心规划的路线访问每个设备。
为了确保检查路线的有效性，热成像仪的人机界面应该包含一个提醒系统，显示计划的路线、每个站点的位置、每个站点所需的图像以及任何必要的提醒说明。维护主管在开发路线时必须牢记三个考虑因素:
旅行时间在每个站点获取图像所需的时间通常少于从一个站点移动到另一个站点所需的时间，因此规划路线以尽量减少旅行时间和在每个站点使用的时间。
逻辑检查顺序——只要可能，路线应该遵循逻辑顺序。例如，序列可能遵循工厂的生产过程。
安全-书面路线描述应有助于确保技术人员从一个检查点到另一个检查点以及获取数据时的安全。
来源:《控制工程》，2005年8月，“热成像技术改善预测性维护”，一篇发表在“机器内部”部分的文章。
二零零五年九月十三日
本周小贴士
保护控制系统免受互联网侵害
虽然工厂控制系统本质上是免受网络攻击的，但只要通过互联网向那些寻求工厂信息的人提供访问权限，这些系统就会暴露出来。
根据您所寻求的风险承受能力和效益，有三种一般的选择可以减轻对过程控制系统的潜在入侵:
隔离网络。最安全，最严格的方法是保持控制网络锁定，只允许授权人员(工厂内外)物理访问操作站和连接的机器。
继续联系吧。简单地将控制网络连接到工厂和业务网络是一种快速而简单的方法，但需要做最好的希望。
以智能、可控的方式建立联系。
使用防火墙和路由器对网络进行分段。正确建立的防火墙可以阻止特定的消息或消息类型，从而使网络管理员能够控制流入/流出控制网络的流量。如果端口(如HTTP和RPC)必须开放，控制网络渗透的风险就会增加。不幸的是，这些端口是许多应用程序需要打开的。
建立维护防火墙的策略和程序，并确保防火墙配置正确。规则应该确定谁可以更改防火墙，定义允许的更改，并提供监督。系统安全主要是一个过程问题，而不是一个技术问题。
通过使用入侵检测系统来加强防火墙保护，该系统可以监控网络流量以识别不适当的活动。这些系统可以帮助识别防火墙何时无效，或者何时通过开放端口进行攻击。
世界上所有的防火墙都不会保护一个密码弱的系统。自动生成的密码是最好的，但通常需要工具来帮助生成和管理它们，例如Password Minder和Password Safe。最后，让所有非必要的软件远离直接连接到控制网络的计算机。它有助于降低感染病毒的风险。
资料来源:艾默生过程管理的高级技术专家Jon Westbrock，发表在2005年8月《控制工程》的《技术更新》(第14页)。
二五年九月六日
本周小贴士
基于步进电机的运动控制应用指南
基于步进电机的系统提供了一种简单、低成本的运动控制方法。然而，成功使用步进运动控制是高度依赖于应用。以下是一些应用指南:
步进电机的物理输出功率限制在1kw以下
有用的扭矩产生随着电机转速的下降而迅速下降。限制速度到3000转或更少的经验法则。
步进电机提供优秀的位置保持，没有“抖动”在伺服电机
当适当的大小为驱动负载，步进电机产生小的速度波动，而执行运动轮廓
如果尺寸合适，步进器提供可重复的运动和定位
步进电机通常运行时没有反馈装置，因此增加了系统的可靠性
步进电机比伺服电机便宜
在多轴机床应用中，一些运动轴可能更适合步进控制，一些运动轴更适合伺服电机控制。较新的驱动器和控制器可以容纳两种电机类型。
来源:关于步进(和伺服)电机控制的各种控制工程文章。
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