一 概述 1. 造紙機對電氣傳動自動化控製的要求 1.1 穩速的要求: 造zao紙zhi機ji由you紙zhi漿jiang到dao形xing成cheng紙zhi張zhang,需xu經jing過guo多duo個ge分fen部bu,因yin此ci是shi一yi個ge多duo單dan元yuan的de速su度du協xie調tiao係xi統tong,各ge個ge分fen部bu間jian的de速su度du要yao求qiu嚴yan格ge配pei合he,根gen據ju工gong藝yi流liu程cheng,一yi般ban有you以yi下xia關guan係xi:隻要其中一個分部速度不穩,就會無法維持生產,紙幅不是斷裂,就是鬆垮下來。如果整台紙機車速不穩,就不能保證紙張的定量(每平方米紙頁的重量)不變。因此要求紙機的各分部都能穩速。但是,在實際運行中,有許多幹擾因素破壞速度的穩定,例如電網電壓的波動、頻率的變化、負載的波動、溫(wen)度(du)的(de)變(bian)化(hua)等(deng)等(deng),對(dui)電(dian)氣(qi)傳(chuan)動(dong)自(zi)動(dong)化(hua)控(kong)製(zhi)的(de)要(yao)求(qiu)是(shi)克(ke)服(fu)這(zhe)些(xie)幹(gan)擾(rao)的(de)影(ying)響(xiang),保(bao)證(zheng)車(che)速(su)的(de)穩(wen)定(ding)。不(bu)同(tong)紙(zhi)機(ji),對(dui)穩(wen)速(su)精(jing)度(du)的(de)要(yao)求(qiu)是(shi)不(bu)同(tong)的(de),所(suo)以(yi)對(dui)電(dian)氣(qi)傳(chuan)動(dong)的(de)要(yao)求(qiu)也(ye)有(you)區(qu)別(bie),一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo),薄(bo)型(xing)紙(zhi)或(huo)大(da)型(xing)高(gao)速(su)紙(zhi)機(ji)對(dui)此(ci)要(yao)求(qiu)較(jiao)高(gao)些(xie)。 1.2變速的要求: 紙機正常工作時,由於工藝上的變化而改變速度的範圍不大,一般隻在10-15%左右,在紙機調整時,如檢查銅網、壓榨部換毛毯,烘幹部換大布或預熱等需低速爬行,車速將降至20米/分左右,此時對穩速沒有要求。 1.3平穩起動的要求:
紙機中有的分部要求平穩起動,例如網部起動太快就會損壞銅網;烘缸和壓光兩個分部傳動慣量比較大,起動太猛會把機械連軸扭斷,因此要求整個係統能平穩起動,而且各分部要能單獨起動和停止。 1.4各分部調速的要求: 如(ru)圖(tu)一(yi),造(zao)紙(zhi)機(ji)工(gong)藝(yi)流(liu)程(cheng)圖(tu),紙(zhi)機(ji)上(shang)的(de)紙(zhi)受(shou)到(dao)牽(qian)引(yin)力(li)的(de)作(zuo)用(yong),在(zai)濕(shi)部(bu)產(chan)生(sheng)縱(zong)向(xiang)伸(shen)長(chang),在(zai)幹(gan)部(bu)開(kai)始(shi)時(shi)紙(zhi)張(zhang)的(de)縱(zong)向(xiang)繼(ji)續(xu)伸(shen)長(chang),當(dang)紙(zhi)張(zhang)含(han)水(shui)量(liang)降(jiang)低(di)後(hou),紙(zhi)張(zhang)減(jian)少(shao)縱(zong)向(xiang)伸(shen)長(chang)變(bian)形(xing),在(zai)紙(zhi)張(zhang)進(jin)入(ru)壓(ya)光(guang)機(ji)和(he)卷(juan)紙(zhi)機(ji)時(shi),紙(zhi)張(zhang)再(zai)度(du)牽(qian)引(yin)而(er)伸(shen)長(chang),因(yin)此(ci)在(zai)整(zheng)個(ge)紙(zhi)機(ji)生(sheng)產(chan)線(xian)中(zhong),各(ge)個(ge)分(fen)部(bu)的(de)速(su)度(du)是(shi)不(bu)同(tong)的(de),這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)保(bao)持(chi)紙(zhi)幅(fu)張(zhang)力(li)。同(tong)時(shi),紙(zhi)機(ji)各(ge)分(fen)部(bu)的(de)速(su)度(du)必(bi)須(xu)是(shi)可(ke)以(yi)調(tiao)節(jie)的(de),這(zhe)樣(yang)可(ke)以(yi)避(bi)免(mian)椒(jiao)沙(sha)諢(hun)蟣(ji)兩(liang)舳(zhu)賢(xian)罰(fa)鞣(rou)植(zhi)康(kang)乃(nai)俁(yu)鵲(que)鶻(gu)詵(shen)段(duan)?10-15%)。 由於造紙機無須頻繁起動,而工藝要求的變速範圍也不大,所以達到穩速是電氣傳動自控最主要的目標。

2. 2400/160紙機概況 2400/160紙機生產定量為17-30g/m2的薄頁紙,設計車速為160米/分,紙幅在長網中成形,通過複合壓榨脫水,再經五組烘缸烘幹,紙幅經過冷缸後分切,由卷紙機卷成母紙卷。紙機分為部傳動,共15個傳動點,總裝機容量為202kW。如圖.

二 紙機傳動圖
三 係統配置 在控製係統中,采用S7-200係列PLC運用USS協議通訊控製不同分部的MM440變頻器,MM440對電機變頻調速,從而達到紙機傳動的控製,采用操作台控製按鈕操作。具體配置如下: CPU226 DI模塊 DO模塊 總線連接器 屏蔽雙絞線 MM440變頻器(軟件版本:V1.16) 進線電抗器

三MM440變頻器特點 1. 豐富的控製功能: 可以滿足各行業的驅動控製要求,在本控製係統中,采用矢量控製方式來驅動各分部電機; 2. 強大的通訊功能: 具有標準的RS485接口,方便上位機通訊,PROFIBUS通訊可選件可以將MM440掛上開放的、快速的DP網上,實現高性能的通訊控製 3. 自由功能塊和BICO技術: MM440具有區別一般通用變頻器的自由塊和BICO技術,可以實現靈活的組態設計,完成工藝複雜的控製要求; 4. 多種參數設置方式: 通過基本操作板、高級操作麵板進行參數設置,也可利用SIMOVIS和DRIVEMONITER 調試軟件進行參數設置,同時可以運用調試軟件監視控製中的過程值。 四 2400/160紙機的電氣控製 1. 紙機速度鏈 由於各分部傳送著生產過程中的紙張,根據造紙工藝的要求,各分部間要求達到線速度比例協調(相鄰兩個分部間的線速度比值應保持恒定),高精度地、可靠地保持這個比例係數是保證產品質量、生(sheng)產(chan)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)的(de)重(zhong)要(yao)條(tiao)件(jian),任(ren)何(he)原(yuan)因(yin)破(po)壞(huai)這(zhe)種(zhong)比(bi)例(li)協(xie)調(tiao),就(jiu)會(hui)降(jiang)低(di)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)。同(tong)時(shi),紙(zhi)機(ji)的(de)這(zhe)種(zhong)速(su)度(du)比(bi)例(li)協(xie)調(tiao)關(guan)係(xi)應(ying)在(zai)該(gai)變(bian)車(che)速(su)或(huo)停(ting)機(ji)後(hou)重(zhong)新(xin)開(kai)機(ji)時(shi)繼(ji)續(xu)保(bao)持(chi),而(er)不(bu)需(xu)重(zhong)新(xin)調(tiao)節(jie)。其(qi)次(ci),這(zhe)種(zhong)比(bi)例(li)協(xie)調(tiao)應(ying)具(ju)有(you)微(wei)調(tiao)功(gong)能(neng),以(yi)調(tiao)節(jie)相(xiang)鄰(lin)兩(liang)分(fen)部(bu)間(jian)的(de)速(su)差(cha),避(bi)免(mian)紙(zhi)張(zhang)在(zai)傳(chuan)送(song)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)鬆(song)弛(chi)和(he)繃(beng)緊(jin)現(xian)象(xiang),並(bing)且(qie)速(su)度(du)微(wei)調(tiao)應(ying)該(gai)靈(ling)敏(min)、可靠,不應在調過程中有明顯的滯後現象。比例協調關係如下:

在2400/160紙機中,采用USS協議通訊結合PLC程序來完成速度鏈的控製,避免了運算放大器的速度鏈給定環節的信號漂移,提高了穩定性。
2. 速度控製 不同紙機、同一紙機生產不同紙種,在速度控製要求上,有不同的要求。但紙機對電氣傳動控製統一要求為穩速、變速,對低速紙機的速度控製,控製係統隻需達到此要求即可滿足紙機的連續運轉。本控製係統中,由於MM440給定由S7-226通訊傳輸實現,改變傳輸值就可達到變速要求。本台紙機生產薄頁紙,對速度的穩定性及動態響應性有較高的要求。由於MM440的de矢shi量liang控kong製zhi,在zai對dui電dian機ji進jin行xing優you化hua處chu理li過guo程cheng中zhong,自zi動dong調tiao整zheng速su度du控kong製zhi重zhong要yao參can數shu的de設she置zhi值zhi,大da大da提ti高gao靜jing態tai和he動dong態tai的de控kong製zhi精jing度du,避bi免mian了le斷duan紙zhi,提ti高gao了le生sheng產chan效xiao率lv。 3. 負荷分配控製 在壓榨部中,多個傳動共處於同一毛布圈路內。如圖:負fu荷he分fen配pei控kong製zhi圖tu。這zhe幾ji處chu傳chuan動dong要yao求qiu負fu荷he進jin行xing比bi例li分fen配pei,即ji負fu荷he分fen配pei控kong製zhi。主zhu傳chuan動dong采cai用yong基ji本ben的de速su度du控kong製zhi方fang式shi,從cong傳chuan動dong采cai用yong負fu荷he分fen配pei控kong製zhi。在zai控kong製zhi中zhong,運yun用yongMM440內部PID調節器,主傳動的電流實際值作為給定值(VSP),從傳動的電流實際值作為反饋值(VPV),經PID調節後生成的值,作為附加給定疊加到速度給定通道。(如圖:負荷分配控製。)實現負荷分配的過程控製。

五 控製係統特征 1.控製係統簡單且經濟 在係統中采用S7-200PLC自由通訊口方式通訊,且在MM440上具有RS485接口,從而可以方便實現變頻器給定的數字化控製。在控製係統要求不高的場合,本係統簡單而經濟,不僅PLC程序簡單,而且硬件上無需添加通訊接口。 2. 進線電抗器保護變頻器 由(you)於(yu)實(shi)際(ji)工(gong)作(zuo)現(xian)場(chang)的(de)複(fu)雜(za)環(huan)境(jing),往(wang)往(wang)會(hui)導(dao)致(zhi)電(dian)網(wang)的(de)波(bo)動(dong),產(chan)生(sheng)高(gao)次(ci)諧(xie)波(bo)。進(jin)線(xian)電(dian)抗(kang)器(qi)避(bi)免(mian)了(le)這(zhe)些(xie)因(yin)素(su)對(dui)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)影(ying)響(xiang),保(bao)護(hu)了(le)變(bian)頻(pin)器(qi)的(de)整(zheng)流(liu)單(dan)元(yuan)。 3. 矢量控製 MM440變頻器的矢量控製,提高動態響應能力,克服紙機由於工藝參數的變化引起的速度波動,保證紙機速度的穩定性。
六結論 本控製係統,是為隸屬華川紙業集團浙江義烏雙峰紙業有限公司2400/160薄頁紙機配套的傳動控製係統。自5月初調試運行至今,紙機正常生產,MM440變頻器運行良好。 在控製係統中,采用軟件版本V1.1.6的MM440,控製方式為開環控製。2400/160薄頁紙機,其設計車速為160m/min,而MM440變頻器的設定值在串行通訊時為0.01Hz,在分部之間速度調節改變牽引力時,能夠滿足本台紙機的控製要求。當在高速、生產低定量紙種的紙機傳動係統中運用MM440時,其軟件版本應高於V2.0以上,使速度控製方式為閉環矢量控製,增加PROFIBUS通訊模塊,將MM440作為DP網絡的從站,提高紙機傳動控製精度,達到高速紙機的要求。 MM440是SIEMENS全新一代變頻器,其許多功能類似於6SE70變頻器,但其功能不如6SE70強大,分辨率、控製精度也低於6SE70。但是,在版本V2.0推出且功率達到250KW之後,在國內中小型造紙機中,MM440變頻器將廣闊的應用。
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