造紙機電氣控制系統方案

(2) 算法設計。速度鏈的設計采用了調節變比的控制方法實(shí)現速度鏈功能,把壓榨作為速度鏈中的主節點(diǎn)，該點(diǎn)速度即紙機的工作車(chē)速，調節其速度即調節整機車(chē)速。其它各分部點(diǎn)的速度由該點(diǎn)車(chē)速乘以相應的變比得到。由PLC檢測其它分部車(chē)速調節信號，通過(guò)操作該部增、減按紐的操作改變其速比，則改變相應分部的車(chē)速。

3.2.2 負荷分配設計

該紙機傳動(dòng)結構上有柔性聯(lián)結的傳動(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、機械設備。因此這兩個(gè)傳動(dòng)部分的傳動(dòng)點(diǎn)之間需要負荷分配自動(dòng)控制。

負荷分配工作原理：假設P1e、P2e為兩臺電機額定功率，Pe為額定總負載功率，Pe= P1e+P2e 。P為實(shí)際總負載功率，P1、P2為電機實(shí)際負載功率，則P= P1+ P2。系統工作要求 P1=P*P1e/Pe ，P2=P*P2e/Pe，兩個(gè)值相差≤3%。

由于電機功率是一間控制接量。實(shí)際控制以電機定子轉矩代替電機功率進(jìn)行計算。

PLC采樣各分部電機的轉矩，計算每一組的總負荷轉矩，根據總負荷轉矩計算負載平衡時(shí)的期望轉矩值。計算平均負荷轉矩方法如下公式所示。

其中： ML1 、ML2 是壓榨、烘缸電機實(shí)際輸出轉矩;

Pe1 、Pe2 是壓榨、烘缸臺電機額定功率;

M 為負荷平均期望轉矩

PLC通過(guò)Modbus總線(xiàn)得到電機轉矩，利用上述原理再施以PID算法，調節變頻器的輸出，使兩電機轉矩百分比一致。即完成負荷自動(dòng)分配的目標。

設置最大限幅值，如果負荷偏差超過(guò)該設定值，要停機處理，以防機械、電氣損害發(fā)生。負荷分配控制實(shí)現的前提是合理的速度鏈結構，使負荷分配的傳動(dòng)點(diǎn)組處于子鏈結構上，該部負荷調整時(shí)，不影響其它的傳動(dòng)點(diǎn)，因此速度鏈結構是采用主鏈與子鏈相結合的形式。

3.3 系統網(wǎng)絡(luò )組態(tài)與通訊

本系統通過(guò)STRP7軟件實(shí)現網(wǎng)絡(luò )組態(tài)，用STEP7創(chuàng )建一個(gè)項目，先選擇PLC的類(lèi)型，并添加MPI總線(xiàn)、操作屏、工控機、并為變頻器分配網(wǎng)絡(luò )地址。

在該系統中上位機、PLC屬于第一類(lèi)主站(DPM1)，主要完成總線(xiàn)通信控制和管理。操作屏屬于第二類(lèi)主站，主要完成各站點(diǎn)的數據讀寫(xiě)、系統配置、故障診斷等。操作屏用SIEMENS的ProTool軟件設計上位機采用SIEMENS的WINCC軟件設計，實(shí)現上位機對整機系統的實(shí)時(shí)監控。

上位機與PLC之間通用MPI電纜通訊。Modbus網(wǎng)絡(luò )采用RS485傳輸技術(shù)，使用專(zhuān)用屏蔽雙絞線(xiàn)。PLC與操作屏間是通過(guò)數據影像實(shí)現實(shí)時(shí)通訊。主站與從站間采用循環(huán)查詢(xún)方式，完成對變頻器的讀寫(xiě)操作。

3.4輔助控制的機、電、液一體化設計

輔助部分的機、電、液一體化、連鎖及保護、卷紙機自動(dòng)換卷控制、稀油站潤滑系統等輔助電氣系統協(xié)調工作，以保證系統正常運行和設備安全。

4 、結 語(yǔ)

該紙機在山東一造紙廠(chǎng)經(jīng)近一年多的實(shí)際紙機運行驗證，系統的穩速精度、動(dòng)態(tài)響應、負荷分配效果、紙頁(yè)質(zhì)量、系統穩定性、可靠性等指標都得到了用戶(hù)的肯定。