开关磁阻调电机调速系统在300米高速涂布机的应用

1、开关磁阻电机调速系统在300米高速涂布机的应用关键字： 奎科雷 磁阻电机 涂布机 造纸 纸机 张力控制1、概述涂布行业与纸业行业以其传动点多、同步性要求高、连续化生产的特点，与冶金行业一起被称为自动化控制要求最高的行业。随着电力电子技术的发展，交流传动系统在造纸行业的应用越来越广泛，高性能、开关磁阻调电机调速系统的出现，使得过去需要由直流双闭环系统实现的传动控制，完全可以由开关磁阻调电机调速系统来完成。为了满足不同类型的纸张生产和提高劳动生产率的需要，要求造纸生产线向高速化、全自动化方向发展，工业控制器（PLC）和现场总线越来越多地应用在造纸行业。我公司在纸机传动方面经多年实践，已有丰富的经验

2、。开关磁阻调电机调速系统和S7-200 PLC组成的现场总线控制系统，完美地实现了整条生产线的控制，系统具有响应时间快、接线较少、故障率低、维修量小及维修方便等诸多优点，所以即节约了资金，又减轻了工人的劳动强度。2、项目概况(1) 设计基础在确保本技术规范书相关技术要求的前提下，我公司发挥自身软件（用户程序）设计的优势，采用先进、成熟的电力电子部、套件，优化组态整合，使所提供的电气控制系统不但能够完全满足纸机正常连续生产所提出的工艺要求，而且在保证控制精度的前提下，具有高稳定性、高可靠性、便于操作和易于维护等特点。供电方式： 三相四线交流电供电电压： 380VAC/50Hz电压变化： 

3、7;10频率变化： ±2相位不平衡： ±2转矩变化： ±20气温范围： 040平衡相对适度：90海拔高度： <1000M（2）纸机技术数据纸 种 热敏纸 原纸定量 4060g/m²² 原纸幅宽 1400mm 辊面宽 1600mm 原纸湿度 7%工作车速 250m/min 设计车速 300m/min 平衡车速 350m/min 爬行车速 20m/min 电源电压 380/50 V/Hz 控制电压 220/50 V/Hz 控制电压 24VDC 压缩空气压力 0.6 MPa 干燥器蒸汽压力 < 0.7 MPa 总装机量 kw 一段涂布量

4、58 g/m² 一段固含量 4550% 二段涂布量 35 g/m² 二段固含量 2530% 整机排列方式 待定 产品油漆颜色 由客户提供色（3）纸机主传动部分参数退纸旋转 2.2KW 辅助退纸传动点助动辊 4KW 辅助退纸传动点涂布器背辊 7.5KWx2 主传动涂布器料辊 1.5KWx2 辅助传动点胶辊牵引 5.5KW 500辊主传动背涂辊 4kw 主传动调态缸 11KW 主传动二辊压光辊 7.5KW 主传动卷纸传动 5.5KW 主传动3、系统方案（1） 传动形式：全数字开关磁阻调电机调速系统调速（2） 控制方式：二级控制系统2.1第一级：采用奎科雷公司K3000系列高性能

5、开关磁阻调电机调速系统构成：进线柜、开关磁阻电机控制器柜2.1.1进线柜l 断路器采用框架式、三断保护l 进线方式：上进线、母排连接l 实现开关磁阻调电机调速系统单元和电网的隔离、保护、接地l 系统构成：断路器，公用控制回路、电流、电压检测、铜排母线等。l 防护等级：IP202.1.2开关磁阻调电机调速系统柜l 通过断路器与交流母排相连接，将交流母线上的交流电接入开关磁阻调电机控制器内进行电机调整运转l 速度反馈模板：采用脉冲检测器测量电机的转速，信号经过速度反馈模板的转换后，输入开关磁阻调电机调速系统中，实现速度的闭环控制l 通讯接口：内置的MODBUS模块，与PLC控制系统以MODBUS方

6、式进行通讯l 系统构成：开关磁阻调电机调速系统、通讯模板、速度反馈模板、断路器、电机风机供电及保护等设备。2.1.3控制任务速度闭环控制、转矩控制、电流控制、启动环节、过流过压保护控制、工艺调节控制、故障检测和保护等。2.2第二级：PLC控制中心、操作台2.21PLCl 采用SIEMENS S7-200系列的cpu226可编程，用于对变频单元的控制，采用PLC给定主速度+PID的控制方式，更好的控制涂布的张力和速度。l PLC作为主站，开关磁阻调电机调速系统作为从站，主要实现对开关磁阻调电机调速系统的起动、停止、爬行、运行、微升、微降、速度链和负荷分配等功能的控制l 主要任务：通讯控制、速度同

7、步控制、起动/停止、爬行/运行控制、微升/微降控制、单动、联动、正点、反点控制、力矩分配控制、张力控制、连锁控制及附机控制等l 系统构成：CPU226、控制电源等2.2.2操作台：l 样式：斜面式l 操作台设有急停开关，用于紧急事故时的停车l 控制功能：停止、爬行、运行、微升、微降、绷紧l 系统功能：急停按钮、开机按钮、等（3）系统简介 加工纸生产技术的发展和涂布加工纸设备的更新，在涂布生产过程中对运行在各生产设备间的纸张张力进行检测和控制是提高产品质量和产量的一项重要技术措施。所以在涂布机的机电性能的控制中，关键是对涂布机系统的张力进行控制。因为张力的大小，直接影响到产品的质量和数量：张力太

8、大，会破坏涂布纸张的物理特性，影响纸张的的使用寿命和质量；张力太小，收卷过松，走纸不平稳，又会影响后续工序的产品质量。 放卷采用开关磁阻调电机调速系统独立控制，自动跟踪加工纸张的张力，并且自动换卷，控制放卷速度，保持张力恒定，省去以前繁琐的摆杆机械，使得放卷机构更加的简单，从而节省了一定的成本。（此部分外协）中间各级加工环节采用开关磁阻调电机调速系统，控制方式采用主信号和微调信号按设定比例叠加进行比例联动控制；在中间涂布器驱动的地方我们采用主辅频率叠加方式（主频率+PID微调）的方式控制，大大的增加了同步精度。 收卷时卷径变化范围较大，要求的转矩变化范围大，而在最小转矩时所需的转矩非常小。可以

9、采用速度模式下的张力闭环控制。所以收卷选开关磁阻调电机调速系统。开关磁阻调电机调速系统输出频率f=f主+fPID，同步前馈速度，PID（ID微调输出量），频率指令由PID输出调节量和主速度前馈叠加而成，避免由于转矩变化范围过大而造成的不易控制的局面。 （4）系统优势 1、由开关磁阻调电机调速系统完成各级张力控制，使用张力传感器实现张力控制，系统简单且稳定，各级张力控制由开关磁阻调电机调速系统完成，极大减少厂家工作难度，开关磁阻调电机调速系统闭环张力控制模式甚至可以在加减速过程中实现张力完全稳定，用PLC 或同步控制器来控制驱动辊开关磁阻电机速度，同时作为其他开关磁阻调电机调速系统的线速度信号。

10、 2、开关磁阻调电机调速系统闭环张力控制轻松实现加减速过程中的张力恒定，再加上安装张力辊，同时高精度控制确保了涂布效果高度均匀。 3、双工位收放卷具有预驱动功能和张力提升的功能，可满足高速不停机自动换卷、提高生产效率的需求。锥度控制，可以方便准确地控制张力锥度，使收卷效果更好，同时准确的收卷控制可以避免菜心式不良收卷，使收卷效果更好。  4、全系统的主要驱动部分均采用主辅频率叠加方式（主频率+PID微调）的方式控制，大大的增加了同步精度，避免累计误差造成机械高速及大卷收卷运行时发生不可预料的局面。 4、精度指标速度控制： 静态精度：±0.01；动态精度：±0.05

11、相关条件：l 机械设备：状况完好、操作正常；l 反馈形式：旋转变压器反馈；l 电机：开关磁阻电机l 给定方式：全数字通讯给定l 控制方式：速度闭环控制l 负载波动：不超过±20%l 电网波动：380V±10%l 长期负荷率：<90%l 运行频率：>10Hzl 最小负载：>1/10开关磁阻调电机调速系统额定负载l 运行环境温度：040l 电网频率范围：50Hz±3%l 电机运行方式：恒转矩负荷控制：静态精度：±1%；动态精度：±2%条件：张力检测准确、纸页与辊面无相对滑动。过载能力：200%/60S静态精度：在给定的速度上24小

12、时运行的变化量动态精度：传动在升速或者降速过程中克服机械惯量、摩擦时的变化量系统技术指标：l 给定分辨率：0.001Hzl 调速范围比：>110%l 升速时间：0100Slijinghua725、安全等级按照DIN40050/IEC144标准，柜门和侧面为IP41，柜顶部和底部为IP00，操作台面为IP56。6、系统特点l 安装方便：由于采用了MODBUS通讯，操作台到控制室的电缆大大减少，所有信号的传输主要通过两芯屏蔽双绞线来完成，故安装简单，可大大缩短安装及调试工期。l 全数字通讯：精度高、抗干扰性好l 维护方便：因为PLC、开关磁阻调电机调速系统等都是高可靠性，且都是模块化的产品，

13、既使出现故障，替换也是非常方便，故障恢复周期短7、功能设置7.1速度总给定以一级涂布器的驱动作为该机的第一个主传动点，其速度给定作为整个纸机的总给定，其它传动点的速度都随着该传动点的速度改变而改变，并以此为基础根据纸机的工艺流程建立速度链，给定方式在网部的操作面板上设计专用的总给定画面，采用数字直接线速度给定。7.2起停控制控制各个传动点的开停机，只对自己分部、传动组进行独立控制，不影响其它传动点。并且为了减少对设备起停时的冲击，在起动过程中还设置了S曲线环节过程，速度按照给定的速度上升曲线升速，同时速度环、电流环封锁信号取消，投入运行；当操作员按停止按钮时，设备可按自由停车，也可按给定的下降

14、曲线停车，到达零速后速度环、电流环封锁，以防误动作。7.3爬行/运行控制当设备检修、引纸之前的烘缸预热、设备冲洗时，系统要求低速运转，当一切均正常后才切换到高速运行。爬行功能开关在爬行位置时，纸机就按照爬行速度运行，爬行速度一般为2030m/min的速度；当引纸时，开关切换到运行位置，纸机按给定的运行速度运转，此时纸机就会自动从爬行速度切换到运行速度，在爬行和运行速度之间变化时，系统按照一定的S曲线时间动作7.4速差调整控制根据工艺流程要求，各个分部之间的速差需要保持一定的速度，并且生产不同纸种时速差也有所不同，微升、微降就是用于各个分部的速度进行微调，使的传动点前后之间的速差能满足生产工艺的

15、要求。微调范围一般设计在±10%±15%（相对给定速度），在该范围能满足绝大多数系统的要求，特殊的情况在现场可进行具体的调整。调整好以后的速差具有记忆功能，在下次开机时能自动调用上次停机时调好的速差。7.5点动（正向点动和反向点动）用于方便设备检修、清理断纸、套毛布或套引纸绳等情况下，都需要设备转动一个角度。在该情况时，当按下点动按钮时，设备按点动速度运行，放开点动按钮时，设备停止运行，通常情况在正常运行状态下禁止使用。7.6紧急停车主要用于要求处理突发事件时的全线停车。当按下该按钮时，纸机全线停车且传动系统的总电源被切断。以保护设备和人身安全。7.7力矩控制（负荷分配）在

16、纸机的网部、压榨部等处通常是一主多辅的传动组，即一台设备的负荷由多台电机共同承担，这样在传动组间，即要保证各个传动的速度稳定，还得保证各个传动分担的负荷均匀，这样才能保证整个传动组的正常工作，否则就会发生被拖电机工作在发电状态而造成直流回路电压升高，工作于电动状态的电机有余负荷过载而烧坏电机控制器，同时对设备也不利，严重时会造成损坏。因此根据传动组间各个传动的关系，一般设立一个主传动，用它来控制速度，其余传动点作为辅助传动，对其进行负荷分配，各个之间按照一定的比例分担负荷。7.8绷紧功能在纸机的某些开放引纸段，由于前后之间的距离较大，在引纸时可能纸页下垂较大，通常的操作是通过微升后一个传动点的

17、速度让纸页拉直，然后在通过微降将速度调整回原来的速度，这样操作非常烦琐，且调整周期长，容易改变原来的同步特性。通过绷紧功能就可以很好的解决此问题。当按住绷紧按钮时，速度会快速在原来的基础上有一个快速的提升，纸页迅速拉直。松开绷紧按钮时，速度快速回到原来的速度，这样即能方便引纸操作，又不改变原来的同步关系。7.9张力控制在纸机的某些分部，既要保证纸张有一定的张力，又不能断线；因此在本系统中对三烘和卷纸进行了张力控制。将张力信号（间接张力或直接张力）介入PLC，从而实现张力闭环控制，保证良好的操纸质量，减少断纸，提高成纸率。7.10辅机连锁控制涂布机具有各种辅机控制，不同的辅机要求有不同的运行条件

18、。为了保证辅机和纸机的连锁运行，通常在主机传动部分扩展PLC接口模块，实现相互的连锁。8、系统单元设备简介8.1 K3000开关磁阻调电机调速系统K3000系列传动产品最大的优点就是全功率范围内统一使用了相同的控制技术。l K3000的核心技术就是直接转矩控制（DTC）。它是目前最先进的电机的开关磁阻电机控制方式。DTC稳定杰出的性能，使可K3000传动产品适用于各种工业领域。l 奎科雷开关磁阻电机传动持续不断的在完善用户界面。启动向导的应用，使K3000开关磁阻电机控制系统的调试变的非常简便。l 脉冲编码器模块不增加体积，也无需用导线连接。l 低噪音冷却风扇功能及其优秀的散热和三防电路板。8.2 S7 200MODBUS特点及系统构成用S7 -226作为第二级系统，它是整个控制系统中心，主