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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)矩負載性質(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(luò)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。

圖5  系統(tǒng)原理圖

3 速度鏈設(shè)計及速差控制

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(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(jié)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(jié)點號，處理另一支鏈。

4 負荷分配設(shè)計

該紙機傳動結(jié)構(gòu)上有柔性聯(lián)結(jié)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(shè)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(jié)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。