引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，制漿造紙業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要支柱，早期的造紙機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)量較低，對(duì)電控沒(méi)有太高要求，隨著造紙規(guī)模的擴(kuò)大，對(duì)造紙機(jī)的產(chǎn)量及速度要求越來(lái)越高，從而對(duì)紙機(jī)配套電控系統(tǒng)的要求也越來(lái)越高。

本方案采用森蘭SB70G系列變頻器和西門子S7-200 PLC組成一套文化紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)。通過(guò)可編程邏輯控制器（PLC）和變頻器之間的通信，控制傳動(dòng)點(diǎn)的啟動(dòng)、停止、增速、減速、緊紙等操作，由軟件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)負(fù)荷分配、速度鏈等功能，充分滿足造紙工藝及電控的需要。

1 紙機(jī)對(duì)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的要求

1．1 該機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖4所示。紙機(jī)為1760/250m/min長(zhǎng)網(wǎng)多缸文化紙機(jī)，生產(chǎn)40～65g/m2高級(jí)文化用紙，穩(wěn)態(tài)精度≤0.01%。

圖4  結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1.2 為了能生產(chǎn)出質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)較高的產(chǎn)品，紙機(jī)對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)提出如下的要求：

（1）  紙機(jī)工作速度要有較大的調(diào)節(jié)范圍，調(diào)節(jié)范圍為1:8；

（2）  車速要有較高的穩(wěn)定裕度，總車速提升、下降要平穩(wěn)。要求紙機(jī)穩(wěn)速精度為±0.05～0.01%；

（3）  速差控制，速比可調(diào)、穩(wěn)定。速差在一定范圍內(nèi)變化不引起紙頁(yè)質(zhì)量的突變，誤差應(yīng)控制在0.1%以內(nèi)。紙機(jī)各分部的速度必須是可以調(diào)節(jié)的，為±10～15%。

（4）  各分部傳動(dòng)點(diǎn)具有速度微升、微降功能，同時(shí)在這些分部中，應(yīng)具有單動(dòng)、聯(lián)動(dòng)功能，并可以同時(shí)起動(dòng)、停止。

（5）  紙機(jī)為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載性質(zhì)，要選擇具有恒轉(zhuǎn)矩控制性能的變頻器，并具有較高的分辨率，良好的通訊能力。

2 控制系統(tǒng)組成

系統(tǒng)原理圖如圖5所示。該紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)采用由S7-226小型PLC作為系統(tǒng)的控制中心；由森蘭SB70G系列變頻器為驅(qū)動(dòng)單元，頻率分辨率為0.01Hz以上；變頻專用電機(jī)作為執(zhí)行單元；歐姆龍PLC提供速度反饋信號(hào)，使紙機(jī)傳動(dòng)在速度閉環(huán)運(yùn)行，穩(wěn)速精度達(dá)可達(dá)0.01%。由PLC通過(guò)西門子MODUBUS協(xié)議、RS485網(wǎng)絡(luò)與變頻器實(shí)現(xiàn)速度鏈功能、速差控制、負(fù)荷分配功能、總車速升、降、各分部點(diǎn)的速度升、降及緊紙、松紙等功能，較理想地滿足紙機(jī)正常工作的需求。

圖5  系統(tǒng)原理圖

3 速度鏈設(shè)計(jì)及速差控制

速度鏈結(jié)構(gòu)采用二叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法，完成數(shù)據(jù)傳遞功能。首先對(duì)各傳動(dòng)點(diǎn)位置進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象，確定速度鏈中各傳動(dòng)點(diǎn)編號(hào)，此編號(hào)應(yīng)與變頻器內(nèi)部地址一致。然后根據(jù)二叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)二叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，確定各結(jié)點(diǎn)的上下、左或右編號(hào)。即任一傳動(dòng)點(diǎn)由3個(gè)數(shù)據(jù)確定其在速度鏈中的位置，填入位置寄存器數(shù)值該傳動(dòng)點(diǎn)速度給變頻器后，訪問(wèn)位置寄存器，確定子寄存器結(jié)點(diǎn)號(hào)，若不為0，則對(duì)該經(jīng)點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)處理，直到該鏈完全處理完；再查兄弟寄存器結(jié)點(diǎn)號(hào)，處理另一支鏈。

4 負(fù)荷分配設(shè)計(jì)

該紙機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)上有柔性聯(lián)結(jié)的傳動(dòng)點(diǎn)，烘缸部和壓榨部。它們之間不僅要求速度同步還需要負(fù)載率均衡，否則會(huì)造成一個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)由于過(guò)載而過(guò)流，而另一傳動(dòng)點(diǎn)則由于被帶動(dòng)而過(guò)壓，影響正常抄紙，甚至可能撕壞毛布，損壞變頻器、機(jī)械設(shè)備。因此這兩個(gè)傳動(dòng)部分的傳動(dòng)點(diǎn)之間需要負(fù)荷分配自動(dòng)控制。

5 結(jié)語(yǔ)

森蘭SB70G系列變頻器具有很高的可靠性和和完善的功能實(shí)現(xiàn)，通過(guò)豐富的參數(shù)組態(tài)與PLC通過(guò)MODUBUS協(xié)議通訊協(xié)調(diào)工作，可滿足中、高速造紙機(jī)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)要求大速比變化、高穩(wěn)態(tài)精度等控制性能的需要。