变频器在造纸机传动系统中的应用 附变频器在造纸机中的应用.docx

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1、随着我国经济的发展，制浆造纸业已经成为我国工业经济增长的重要支柱，早期的造纸机生产产量较低，对电控没有太高要求，随着造纸规模的扩大，对造纸机的产量及速度要求越来越高，从而对纸机配套电控系统的要求也越来越高。本方案采用森兰SB70G系列变频器和西门子S7-2(X)PLC组成一套文化纸机传动控制系统。通过可编程逻辑控制器(PLC)和变频器之间的通信，控制传动点的启动、停止、增速、减速、紧纸等操作，由软件自动实现负荷分配、速度链等功能，充分满足造纸工艺及电控的需要。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4所示。纸机为1760250mmin长网多缸文化纸机，生产4065gm2高级文化用纸

2、，稳态精度WO.O1%。图4结构简图1.2为了能生产出质量标准较高的产品，纸机对电气传动系统提出如下的要求:(1)纸机工作速度要有较大的调节范围，调节范围为1:8；(2)车速要有较高的稳定裕度，总车速提升、下降要平稳。要求纸机稳速精度为土0.050.01%；(3)速差控制，速比可调、稳定。速差在一定范围内变化不引起纸页质量的突变，误差应控制在0.1%以内。纸机各分部的速度必须是可以调节的，为1015%.(4)各分部传动点具有速度微升、微降功能，同时在这些分部中，应具有单动、联动功能，并可以同时起动、停止。(5)纸机为恒转矩负载性质，要选择具有恒转矩控制性能的变频器，并具有较高的分辨率，良好的通

3、讯能力。2控制系统组成系统原理图如图5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;由森兰SB70G系列变频器为驱动单元，频率分辨率为OOlHz以上；变频专用电机作为执行单元；欧姆龙PLC提供速度反馈信号，使纸机传动在速度闭环运行，稳速精度达可达0.01%。由PLC通过西门子MODUBUS协议、RS485网络与变频器实现速度链功能、速差控制、负荷分配功能、总车速升、降、各分部点的速度升、降及紧纸、松纸等功能，较理想地满足纸机正常工作的需求。图5系统原理图，3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，完成数据传递功能。首先对各传动点位置进行数学抽象，确定速度链中

4、各传动点编号，此编号应与变频器内部地址一致。然后根据二叉树数据结构，然后根据二叉树数据结构，确定各结点的上下、左或右编号。即任一传动点由3个数据确定其在速度链中的位置，填入位置寄存器数值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，若不为0,则对该经点进行相应处理，直到该链完全处理完；再查兄弟寄存器结点号，处理另一支链。4负荷分配设计该纸机传动结构上有柔性联结的传动点，烘缸部和压榨部。它们之间不仅要求速度同步还需要负载率均衡，否则会造成一个传动点由于过载而过流，而另一传动点则由于被带动而过压，影响正常抄纸，甚至可能撕坏毛布，损坏变频器、机械设备。因此这两个传动部分的传动点之间需要

5、负荷分配自动控制。5结语森兰SB70G系列变频器具有很高的可靠性和和完善的功能实现，通过丰富的参数组态与PLC通过MoDUBUS协议通讯协调工作，可满足中、高速造纸机对传动系统要求大速比变化、高稳态精度等控制性能的需要。变频器在造纸机中的应用1引言近年来，随着我国自动化技术的提高，工厂自动化也上了一个新台阶。plc、变频器由于性能稳定、性价比高，在造纸机上得到了大量的应用。造纸机对电气控制系统有着较高要求，在速度上要求各部分驱动电机转速严格同步，因为在纸的生产过程中只要其中一个电机速度与其它电机不一致，就会无法维持生产，纸张就会断裂，或是松垮下来，无法保证纸的生产质量。在生产中，有许多干扰因素

6、会影响电机的速度，例如电网电压的不稳、频率的变化、负载的突变、温度的改变等，对控制系统的要求是克服这些干扰的影响，保证电机稳定运行。造纸机启动要求平稳，各部分电机转速保持同步，薄型纸或大型高速纸机对电气控制系统求较高些。2控制系统设计2.1 纸机控制系统要求某防锈包装厂生产包装纸工艺要求：原料纸卷开卷控制电机一台，喷涂速度控制电机一台，干燥速度控制电机两台，收卷速度控制电机一台，电机采用6极交流异步电动机，共有5个传动点，走纸速度0120mmin,收卷机收卷简直径d=100mm-IOOOmm,纸带张力f=3001000n0要求起机速度平缓，起动后张力稳定，各电机的速度调节范围为(1015%).

7、2.2 传动系统特点和变频器选型由上述系统描述可知:传动系统对电机的动态性能有较高的要求，要求电机起动平稳、速度稳定、同步性能好，因此必须选用高性能变频器才能满足需求。芬兰VaeOnnx系列变频器是高性能矢量控制通用变频器。它具有如下特点：(1)采用先进的矢量控制算法，配合电机参数设定，动态补偿负载波动，能实现电机转矩的快速响应和准确控制，具有极高的稳速精度和快速动态响应，能满足各类高性能场合的传动控制要求。(2) vacon变频器具有开放的可编程功能，编程工具vaconncll31-3engineering是一个符合iec611131-3标准的图形化的编程工具,它可以用来设计VaCOnnx特

8、殊的控制逻辑和参数。它包含了基本功能模块和高级功能模块，如各种滤波器、Pi控制器和积分器。ncll31-3可以创建参数，故障信息和其他与应用相关的特性。自带ICd键盘,不仅能够显示运行数据和故障代码，还能进行参数的拷贝和下载功能，非常方便调试和后期维护。(3)多种扩展卡满足用户需要。(4)内置rs485接口，通过通过扩展板可以接入符合国际标准的PrOfibUSdp、modbus现场总线控制系统，满足日后组网要求。(5)瘦长、节省空间的设计，安装灵活，集成了的rfi滤波器能够满足工业等级斜坡防护要求。2.3 控制系统设计在控制系统中，采用s7-200系列plc运用profibusdp协议通讯控制

9、不同分部的vacon变频器，VaCOn变频器对电机变频调速，原料纸卷开卷控制变频器一台，喷涂速度控制变频器一台，干燥速度控制变频器两台，收卷速度控制变频器一台，变频器加有ProfibUSdp扩展板nxopic3,PIC主机之外配有a/d模块、通讯模块，PIC采集张力传感器信号，控制变频器转速，保证张力维持不变。系统采用主从控制，收卷速度控制变频器为主控制变频器，其他变频器为从变频器，从而达到纸机的同步比例传动的控制。由于在生产过程中，根据不同纸张的要求，各电机要求达到速度比例协调，保证走纸的张力稳定，高精度地、可靠地保持速度比例协调是保证产品质量的重要条件，任何电机速度的变化破坏这种比例，纸张

10、质量就会降低。同时，纸机的这种速度比例协调关系应在加减速或开机时继续保持，而不需重新调节。其次，这种比例协调应具有微调功能，以调节相邻两分部间的速差，防止纸张在传送过程中的绷紧和松弛情况，在调节过程中不应有过大的超前和滞后，保证速度微调应该可靠、灵敏。采用ProfIbUS协议通讯控制结合PlC程序来完成电机的控制，避免了现场信号的干扰，提高了系统稳定性。2.4 主从同步控制参数设计采用vaconnx系列变频器主从同步控制应用宏设计了主从参数组，主从参数通讯中没有经过系统总线从从机反馈给主机的信号,可以把从机的故隙输出信号连接到主机外部故障输入端。系统总线通讯失败从机将触发#81系统总线错误，如

11、果主机出现报警从机将报#80错误。参数叙述如下：(I)p2.12.1主从选择:此参数定义了主从连接的驱动关系。主机此参数设定为master,主机将通过光纤通道传输主从控制字，速度参考，转矩参考等。从机此参数设定为follower同时把控制位置参数p3.1设定为SyStembus,采用总线控制方式。(2) p2.12.2本机系统总线id号:用于系统总线驱动。063每台驱动器都有唯一的木机系统总线id号。(3) p2.12.3从机系统总线id号:主从通讯中下一台驱动器id号。(4) p2.12.4系统总线通讯速度:设置系统总线通讯速度:0=1.5mbit/s,l=3mbits,2=6mbits.(

12、5)p2.12.5转矩模式选择:主机是典型的速度控制，从机可选用转矩控制。参数可选如下:O二不用I=速度控制2=转矩控制3=转矩参考和速度控制器输出中最小值4=转矩参考和速度控制器输出中最大值(6)p2.12.6转矩标定:对应于电机额定转矩。默认值IOOOo此参数转矩参考的标定因子。选择IOoO对应于额定转矩参考。(7) p2.12.7负载分配比例:负载分配转矩参考的百分数。如设定100%=驱动器间根据额定转矩分配负载。(8)p2.12.8转矩参考源选择:从机转矩参考源。设定为1,选择主机控制。O二不用I=主机2=现场总线3=模拟1信号4=模拟2信号(9)p2.12.9从机参考频率:从机速度参

13、考源。设定为1,选择主机参考频率。0=从机本身参考频率I=主机参考频率2=主机输出斜坡(从机斜坡不起作用)3结束语本系统充分利用了VaCon变频器具有的可编程功能。为用户编写专用应用宏，实现了其它普通变频器无法实现的功能。主机速度控制方式为闭环矢量控制，PlC增加ProfibUS通讯模块，将VaCon变频器作为dp网络的从站，提高纸机电机速度控制精度，达到高速纸机的要求。主从变频器间采用光缆通信，提高了通信速度和抗干扰性。完成同步控制和负荷分配控制。整个控制系统具有良好的人机界面，控制系统稳定，满足用户要求。在国内中小型造纸机中，VaConnX系列变频器将有广阔的应用前景。参考文献|1满永奎,吴成东.通用变频器及其应用m.北京：机械工业出版社,1996.