造紙機電氣控制系統(tǒng)方案

(2) 算法設計。速度鏈的設計采用了調(diào)節(jié)變比的控制方法實現(xiàn)速度鏈功能,把壓榨作為速度鏈中的主節(jié)點，該點速度即紙機的工作車速，調(diào)節(jié)其速度即調(diào)節(jié)整機車速。其它各分部點的速度由該點車速乘以相應的變比得到。由PLC檢測其它分部車速調(diào)節(jié)信號，通過操作該部增、減按紐的操作改變其速比，則改變相應分部的車速。

3.2.2 負荷分配設計

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。

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為實際總負載功率，P1、P2為電機實際負載功率，則P= P1+ P2。系統(tǒng)工作要求 P1=P*P1e/Pe ，P2=P*P2e/Pe，兩個值相差≤3%。

由于電機功率是一間控制接量。實際控制以電機定子轉(zhuǎn)矩代替電機功率進行計算。

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

其中： ML1 、ML2 是壓榨、烘缸電機實際輸出轉(zhuǎn)矩;

Pe1 、Pe2 是壓榨、烘缸臺電機額定功率;

M 為負荷平均期望轉(zhuǎn)矩

PLC通過Modbus總線得到電機轉(zhuǎn)矩，利用上述原理再施以PID算法，調(diào)節(jié)變頻器的輸出，使兩電機轉(zhuǎn)矩百分比一致。即完成負荷自動分配的目標。

設置最大限幅值，如果負荷偏差超過該設定值，要停機處理，以防機械、電氣損害發(fā)生。負荷分配控制實現(xiàn)的前提是合理的速度鏈結(jié)構(gòu)，使負荷分配的傳動點組處于子鏈結(jié)構(gòu)上，該部負荷調(diào)整時，不影響其它的傳動點，因此速度鏈結(jié)構(gòu)是采用主鏈與子鏈相結(jié)合的形式。

3.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡組態(tài)與通訊

本系統(tǒng)通過STRP7軟件實現(xiàn)網(wǎng)絡組態(tài)，用STEP7創(chuàng)建一個項目，先選擇PLC的類型，并添加MPI總線、操作屏、工控機、并為變頻器分配網(wǎng)絡地址。

在該系統(tǒng)中上位機、PLC屬于第一類主站(DPM1)，主要完成總線通信控制和管理。操作屏屬于第二類主站，主要完成各站點的數(shù)據(jù)讀寫、系統(tǒng)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，實現(xiàn)上位機對整機系統(tǒng)的實時監(jiān)控。

上位機與PLC之間通用MPI電纜通訊。Modbus網(wǎng)絡采用RS485傳輸技術(shù)，使用專用屏蔽雙絞線。PLC與操作屏間是通過數(shù)據(jù)影像實現(xiàn)實時通訊。主站與從站間采用循環(huán)查詢方式，完成對變頻器的讀寫操作。

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、卷紙機自動換卷控制、稀油站潤滑系統(tǒng)等輔助電氣系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，以保證系統(tǒng)正常運行和設備安全。

4 、結(jié) 語

該紙機在山東一造紙廠經(jīng)近一年多的實際紙機運行驗證，系統(tǒng)的穩(wěn)速精度、動態(tài)響應、負荷分配效果、紙頁質(zhì)量、系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性等指標都得到了用戶的肯定。