造纸机传动控制系统

造纸机传动控制系统日期：2007年7月31日11:14来源： admin直字号［小中大］本文采用森兰sb80系列变频器和西门子s7-200plc组成一套文明纸机传动控制系统。经过可编程逻辑控制器（plc〕和变频器之间的通讯，控制传动点的启动、中止、增速、减速、紧纸等操作，由软件自动完成负荷分配、速度链等功用，充沛满足造纸工艺及电控的需求。1纸机对电气传动控制系统的要求1.1 该机结构简图如图1示。纸机为1760/250m/min长网多缸文明纸机，消费40~65g/m2初级文明用纸，稳态精度W0.01%。图1结构简图1.2为了能消费出质量规范较高的产品，纸机对电气传动系统提出如下的要求：〔1〕纸机任务速度要有较大的调理范围，为了使造纸机具有较强的产品、原料的顺应性（如打浆度、浆料配比与种类、定量、纸种等〕，纸机传动可在较大的范围内平均的调理速度，调理范围为1:8（2〕 车速要有较高的动摇裕度，总车速提升、下降要颠簸。为了

动摇纸页的定量和和质量、增加纸幅断头，要求纸机稳速精度为±0.05〜0.01%；(3〕 速差控制，速比可调、动摇。纸幅在网部和压榨部时，其纵向伸长横向收缩，而在烘干部时，两向都收缩，因此纸机各分部的线速度稍有差异，即速差。速差在一定范围内变化不惹起纸页质量的突变。此时的速差对成纸来说，主要影响纸页的克重。误差应控制在0.1%以内坚持纸张不被拉断。纸机各分部的速比的最大动摇值与浆料配比、定量、车速、消费工艺、纸页收缩率及分部之间的纸幅无承托引段的张力等要素有关。因此，造纸机各相邻分部间应有适当的速差来构成良好的纸页。纸机各分部的速度必需是可以调理的，为±10~15%。利于任务时调整。为了消费较高质量的纸幅和增加断头率，还要坚持各分部间速比的动摇；(4〕 各分部点具有速度微升、微降功用，引纸操作时的紧纸、松纸功用。具有刚性结合或软结合的传动分部，如网部、压榨部、施胶部，能停止负荷静态调理。防止某点的速度发作变化而惹起负荷在分部内静态转移，如不及时停止自动的调理(由于如今运用的变频器基本上都不具有临时四象限运转才干〕，有的传动点负载能够超越它自身的功率范围惹起过流发作，有的传动点被拖动而惹起过高的泵升电压，招致变频器过压而维护跳闸，甚至损坏变频器和损坏毛布。同时在这些分部中，应具有单动、联动功用，并可以同时起动、中止。必要的显示功用，如线速度、电流或转矩、运转信号、缺点信号等；(5〕匍匐速度。为了检修和清洗聚酯网、压榨毛毯、干网以及各

分部的运转工况，各分部应有15〜50m/min可调的匍匐速度，但不宜在此速度下长时间运转；(6〕 纸机为恒转矩负载性质，要选择具有恒转矩控制功用的变频器，并具有较高的分辨率，良好的通讯才干，并采用plc作为控制单元，完成对整个控制系统的牢靠、协调的控制，以满足纸机控制系通正常任务的需求。2控制系统组成系统原理图如图2所示。该纸机传动系统采用由S7-226小型plc作为系统的控制中心；由功用较弱小的森兰sb80系列变频器为驱动单元，频率分辨率为O.Olhz以上；变频公用电机作为执行单元；欧姆龙编码器提供速度反应信号，使纸机传动在速度闭环运转形式下，从而使控制系统稳速精度到达0.01%。由plc经过西门子modubus协议、rs485网络与变频器完成速度链功用、速差控制、负荷分配功用、总车速升、降、各分部点的速度升、降及紧纸、松纸等功用，较理想地满足纸机正常任务的需求。

PRFc85K4CO1—10总0PA021PRFc85K4CO1—10总0PA021森兰sb80系列变频器米用ti推出的32位150mips的高速电机控制公用dsp和自主开发的嵌入式实时软件操作系统；电机控制实际的先进性一一转子磁场定向和准确磁通观测器的闭环电流矢量控制；零件设计的先进性一一高启动转矩、高过载才干、高速电流限制等。森兰sb80能满足各种苛刻工况下的电机控制，普遍运用于恒转矩控制、位置控制、张力和卷绕控制、纺织运用等范围。3控制系统软件设计控制系统的软件设计基于以下原那么：1 顺序模块化结构化设计，其中负荷分配、速度增减、初始化、紧纸、速比计算、校验、数据发送、接纳等作为子顺序调用;2 顺序采用循环扫描的方式对传动点停止处置，简化顺序，提高顺序执行效率3 采用中缀子顺序停止数据的发送、接纳;确保数据的准确快速的传输;4必要的软件维护措施，以免形成严重机械损害。因此该顺序通用性强，可移植性好，运用不同的变频器，只须停止相应

协议的格式的定义。即数据发送、接纳、校验顺序的相应修正即可，满足纸机运转的需求。主顺序流程图如图3所示图3主顺序流程图3.1速度链设计及速差控制速度链结构采用二叉树数据结构算法，完成数据传递功用。首先对各传动点位置停止数学笼统，确定速度链中各传动点编号，此编号应与变频器外部地址分歧。然后依据二叉树数据结构，确定各结点的上下、左或右编号。即任一传动点由3个数据（''父子兄〃或''父子弟〃〕确定其在速度链中的位置，填上天位寄存器数值。如图4所示iSl图4位置寄存器表示图

该传动点速度给变频器后，访问位置寄存器，确定子寄存器结点号，假定不为0,那么对该经点停止相应处置，直到该链完全处置完；再查兄弟寄存器结点号，处置另一支链。所以只须对位置寄存器初始化，即可构成具有恣意分支结构的速度链。算法设计采用了调理变比的控制方法。如图五所示，纸机二压点作为速度链中的主节点，它的速度就是整个纸机的任务车速。在plc内，我们经过通讯检测到车速调理信号那么改动车速单元值，同时送给驱网、吸移、真压、一压分部，其速度值乘以相应的速比，即是该传动点的速度运转值。假定某一分部速度不满足运转要求，说明该分部变比不适宜，可经过操作该分部的减速、减速按钮完成，plc检测到按钮信号后调整了变比，使其顺应传动点间的速差控制要求。相当于在plc外部有一个高精度的齿轮变速箱，可以恣意无级调速。假定正常消费中变比适宜，需求紧纸、松纸操作时，按下该分部紧纸、松纸按钮,plc将对应在速度链上附加一正或负的偏移量那么完成紧纸、松纸功用。同时送下一级计算，依此类推，构成速度链及速差控制系统。前一级车速调整，前面跟随调整，后级调整不影响前级,顺应纸机操作引纸的顺序要求。速度链的传递关系由图5来表达，由plc软件完成。

图5 纸机速度链结构图3.2负荷分配设计该纸机传动结构上有柔性结合的传动点，烘缸部和压榨部。它们之间不只要求速度同步还需求负载率平衡，否那么会形成一个传动点由于过载而过流，而另一传动点那么由于被带动而过压，影响正常抄纸，甚至能够撕坏毛布，损坏变频器、机械设备。因此这两个传动局部的传动点之间需求负荷分配自动控制。负荷分配任务原理：假定pie、p2e为两台电机额外功率，pe为额外总负载功率，pe=p1e+p2e。p为实践总负载功率，pi、p2为电机实践负载功率，那么p=p1+p2o系统任务要求p1=p*p1e/pe，p2=p*p2e/pe，两个值相差W3%。由于电机功率是一间控制接量。实践控制以电机定子转矩替代电机功率停止计算。plc采样各分部电机的转矩，计算每一组的总负荷转矩，依据总负荷转

矩计算负载平衡时的希冀转矩值。计算平均负荷转矩方法如下公式所示。m=其中： mll、ml2是压榨、烘缸电机实践输入转矩；pel、pe2是压榨、烘缸台电机额外功率；m 为负荷平均希冀转矩plc经过modbus总线失掉电机转矩，应用上述原理再施以pid算法，调理变频器的输入，使两电机转矩百分比分歧。即完成负荷自动分配的目的。设置最大限幅值，假设负荷偏向超越该设定值，要停机处置，以防机械、电气损害发作。负荷分配控制完成的前提是合理的速度链结构，使负荷分配的传动点组处于子链结构上，该部负荷调整时，不影响其它的传动点，因此速度链结构是采用主链与子链相结合的方式。3.3辅佐控制的机、电、液一体化设计辅佐局部的机、电、液一体化、连锁及维护、卷纸机自动换卷控制、稀油站润滑系统等辅佐电气系统协调任务，以保证系统正常运转和设备平安。4变频器局部主要参数设置变频器主要参数设置如下表所示，本表适宜各系列森兰变频器，所以未列出代码，实践只需找到相应功用设置好即可:

对表中局部参数注释如下：加减速时间，在造纸机传动系统中，由于传动点数目较多，即变频器数量较多，所以负载不近相反。这就要求加减速时间设定不同，对烘缸类大惯性负载加减速时间要长一些，否那么会招致变频器过载报警，对其他辊类负载那么加减速时间可稍短一些。通讯参数中地址设定普通从一侧设置至另一侧，即由1至最后。本表为主要参数，还有一些其