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SB70系列高性能矢量變頻器在造紙機傳動系統(tǒng)中的應用

引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展,制漿造紙業(yè)已經(jīng)成為我國工業(yè)經(jīng)濟增長的重要支柱,早期的造紙機生產(chǎn)產(chǎn)量較低,對電控沒有太高要求,隨著造紙規(guī)模的擴大,對造紙機的產(chǎn)量及速度要求越來越高,從而對紙機配套電控系統(tǒng)的要求也越來越高。

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

1 紙機對電氣傳動控制系統(tǒng)的要求

1.1 該機結構簡圖如圖4所示。紙機為1760/250m/min長網(wǎng)多缸文化紙機,生產(chǎn)40~65g/m2高級文化用紙,穩(wěn)態(tài)精度≤0.01%。


圖4  結構簡圖

1.2 為了能生產(chǎn)出質(zhì)量標準較高的產(chǎn)品,紙機對電氣傳動系統(tǒng)提出如下的要求:

(1)  紙機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)變化不引起紙頁質(zhì)量的突變,誤差應控制在0.1%以內(nèi)。紙機各分部的速度必須是可以調(diào)節(jié)的,為±10~15%。

(4)  各分部傳動點具有速度微升、微降功能,同時在這些分部中,應具有單動、聯(lián)動功能,并可以同時起動、停止。

(5)  紙機為恒轉矩負載性質(zhì),要選擇具有恒轉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。該紙機傳動系統(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)動單元,頻率分辨率為0.01Hz以上;變頻專用電機作為執(zhí)行單元;歐姆龍PLC提供速度反饋信號,使紙機傳動在速度閉環(huán)運行,穩(wěn)速精度達可達0.01%。由PLC通過西門子MODUBUS協(xié)議、RS485網(wǎng)絡與變頻器實現(xiàn)速度鏈功能、速差控制、負荷分配功能、總車速升、降、各分部點的速度升、降及緊紙、松紙等功能,較理想地滿足紙機正常工作的需求。


3 速度鏈設計及速差控制

速度鏈結構采用二叉樹數(shù)據(jù)結構算法,完成數(shù)據(jù)傳遞功能。首先對各傳動點位置進行數(shù)學抽象,確定速度鏈中各傳動點編號,此編號應與變頻器內(nèi)部地址一致。然后根據(jù)二叉樹數(shù)據(jù)結構,然后根據(jù)二叉樹數(shù)據(jù)結構,確定各結點的上下、左或右編號。即任一傳動點由3個數(shù)據(jù)確定其在速度鏈中的位置,填入位置寄存器數(shù)值該傳動點速度給變頻器后,訪問位置寄存器,確定子寄存器結點號,若不為0,則對該經(jīng)點進行相應處理,直到該鏈完全處理完;再查兄弟寄存器結點號,處理另一支鏈。

4 負荷分配設計

該紙機傳動結構上有柔性聯(lián)結的傳動點,烘缸部和壓榨部。它們之間不僅要求速度同步還需要負載率均衡,否則會造成一個傳動點由于過載而過流,而另一傳動點則由于被帶動而過壓,影響正常抄紙,甚至可能撕壞毛布,損壞變頻器、機械設備。因此這兩個傳動部分的傳動點之間需要負荷分配自動控制。

5 結語

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