纸机变频传动的控制原理

1、纸机变频传动的控制原理概述：早些时候纸机的传动技术比较落后，普遍采用滑差调速电机 进行分部传动的控制，后来改进使用纵轴传动技术。 随着科技的 发展，造纸设备向大型化，现代化方向的发展，原有的传动技术 满足不了高速纸机的发展要求，于是产生了直流调速控制系统和 交流变频系统，由于交流变频系统具有：安装方便，控制精度高 等优点，而得到广泛的应用。关健词：滑差，开环控制，闭环控制，速度链变频器是一个比较复杂的装置，不同的变频器产品其控制思想是 不同的，但其主回路的原理都是一样的，实现变频的过程是“交流一 直流一交流”，首先工频电源380V接进变频器，通过变频器内部的三 相整流装置将三相交流电变成直流电

2、源， 再通过逆变装置将直流变成 交流电输出，其中频率的调节是在“直流一交流”的过程中实现的。变频器产生的频率是来控制电机定子的磁场旋转，而转子的速度 在正常的情况下，不会同旋转磁场的速度同步，转子的转速要慢于同 步旋转磁场的速度，这样就会在转子上产生磁力切割线，带动转子一同旋转，由于同步磁场转速与转子旋转速度不相等， 即存在一个滑 差S二 (ns-n ) /ns,这里ns为同步磁场转速，n为转子旋转的速度。正 常工作时，电机的滑差大小是不变的，当负载出现波动时，这时电机 的转差率首先发生变化，负载的变化会导致电机转矩相应的变化。 这 种情况对做克重大的纸板的纸机传动影响不大， 可对薄页纸机传动

3、有 着一定的影响，要引起断纸，这种控制实际上是变频的开环控制。下面我们继续探讨一下当外界负载长时间增大或减小时，减小对 纸机车速的影响。假设外界负载突然增加，且持续时间较长，这样电机原来的平衡 工作状态被打破，这时电机滑差增大，而转矩上升，达到新的平衡工作点而停止，但这时转子的速度将变慢，由于转子速度慢，相应的传 动侧负载线速度变化，这种速度的变化在高速纸机传动中是绝对不允 许的，也是很容易断纸的，所以我们经常采用编码器，实现闭环速度 补偿。其原理如下：Fc：为命令频率Ff：为编码器反馈转子的速度，在变频器内转化的频率Fd：为变频器经编码器闭环调节后的输出频率Routput : 闭环调整输出假

4、设一台变频器的命令频率为30HZ,而编码器反馈频率为29.5HZ,则：Fc-Ff=30-29.5=0.5HZ ,经过 PI 调整环调整后，Routput =0.4HZ,则此时变频器的输出频率为 Fd=Fc+ Pioutput =30.4HZ。由此可 见，在转差率保持不变的情况下，同步磁场速度增加时，转子的速度 也随之增加。假设当前编码器的频率经过PI环调节后，编码器反馈频率为29.8HZ,可见经过编码器调节作用，编码器反馈频率约等到 于命令频率。当我们给电机一定频率时，不是让转子按相应的频率运 转，而是让定子同步磁场按命令频率的速度运行。可我们最终是控制转子的速度，可见编码器的作用，使命令频率

5、同编码器的频率共同起 来，另一方面，当转子速度因外界原因发生长期变快时，这时转差下 降，编码器反馈增加，这样命令频率同转子的频率之差变小，导致 Routput变小，这样定子输入频率减小，导致转子速度下降，变频器就 不会产生电压过高现象而跳闸。如果转子速度长期变慢，这时转差率 上升，编码器反馈频率降低，命令频率同转子反馈的编码器频率之差 变大，引起Routput的增大，这样定子输出频率的增加，导致转子的速度 随之增加，而致使电机因电流过大而产生变频器的过电流故障。由此可见，编码器在纸机运行当中对纸机的车速稳定起着举足轻重的作 用。纸机传动是要求纸张所运行轨迹线速度保持一致性的一种变频 控制。但纸

6、机生产不同克重的产品，而它的车速又不一样，这就涉及 到纸机的速度调整问题，即纸机同步的问题。我们不妨以三菱PLC（Fx2n）系列、Fx2n-4DA模拟量模块及三菱变频器 A540组成的变 频调速系统为例加以说明。其原理草图如下所示：0-10VmLNC升部分1速降部分1速升部争速 降 部 斗模拟量输出模块0-10V三菱可编程控制器Fx2N-4DA第一分部A540三菱变频器第二分部A540三菱变频器0-10VFx2N-64MR第三分部A540三菱变频器下面我们以此系统为例，使用可编程控制器梯形图程序对纸机的 速度链的特性问题加以分析说明；当X0导通时，利用比较指令 D（K K2000时，D0值加一

7、，当X1导 通时，利用比较指令D0A K0时，D0值减一，再用T0指令，把D1值 传送到第一个模块（K0）,第一个模拟量通道（K1）输出给相应的变 频器。同时要把D1的值转换成浮点，存储到 D1寄存器里。当X2导通时，利用比较指令D3 K1500时，D3值加一，当X3导 通时，利用比较指令D3A K500时，D3值减一，同时把D3的值用FLT 指令，从整型转换成浮点，存储到D4寄存器里，再用除指令（DEDIV 把D4的值除以K1000,将计算结果存储到D6寄存器里，D6为第二个 分部的微调系数，把 D6值利用乘指令（DEMUL乘以第一台车速 D0 值转换的浮点数D1存储到D8寄存器（即D8值是

8、第二个分部车速的 浮点值）再利用INT （浮点-整型）指令把D8的浮点值转换成整型， 存储到D10寄存器里，D10的值就是第二台的车速，把 D10的值利用 T0指令传送到第一个模块（K0）的第二个模拟量通道（K2）输出给 相应的变频器。当X4导通时，用比较指令 D11W K1500时，D11值加一，当X5导 通时，利用比较指令D11AK500时，D11值减一，同时把D11的值用 FLT指令把D11寄存器里的值从整型转换成浮点，存储到 D12寄存器 里面。再用除（DEDIV指令，把D12的值除以K1000,把计算结果 存储到D14寄存器里面，再把D14的值用乘指令乘以第二台车速的浮 点值D8,计

9、算结果存储到D16寄存器里面，D16即为第三个分部的微 调系数的浮点值，再用INT （浮点-整型）指令，把D16值从浮点转 换成整型，存储到D18寄存器里面，将D18值用T0指令，传送给第 一个模块（K0）的第三个通道（K3）输出给相应的变频器。注意：M8000为PLC内部特殊继电器，只要 PLC上电，该触点即 闭合。所以当第一分部升速或降速的时候，第一分部的车速值改变，那 么第二分部的车速值也随之发生变化，第三分部的值也跟着变化，如果第二分部升速或降速，第三分部车速值也随之发生改变，而第一 分部车速值就不会改变，这就形成了一个比例链接的关系，在传动系 统中通常叫做速度链。总结除了编码器的调节作用