近年來，隨著我國(guó)自動(dòng)化技術(shù)的提高，工廠自動(dòng)化也上了一個(gè)新臺(tái)階。PLC、變頻器由于性能穩(wěn)定、性價(jià)比高，在造紙機(jī)上得到了大量的應(yīng)用。造紙機(jī)對(duì)電氣控制系統(tǒng)有著較高要求，在速度上要求各部分驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速嚴(yán)格同步，因?yàn)樵诩埖纳a(chǎn)過程中只要其中一個(gè)電機(jī)速度與其它電機(jī)不一致，就會(huì)無法維持生產(chǎn)，紙張就會(huì)斷裂，或是松垮下來，無法保證紙的生產(chǎn)質(zhì)量。在生產(chǎn)中，有許多干擾因素會(huì)影響電機(jī)的速度，例如電網(wǎng)電壓的不穩(wěn)、頻率的變化、負(fù)載的突變、溫度的改變等，對(duì)控制系統(tǒng)的要求是克服這些干擾的影響，保證電機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。造紙機(jī)啟動(dòng)要求平穩(wěn)，各部分電機(jī)轉(zhuǎn)速保持同步，薄型紙或大型高速紙機(jī)對(duì)電氣控制系統(tǒng)求較高些。

紙機(jī)控制系統(tǒng)要求

　　某防銹包裝廠生產(chǎn)包裝紙工藝要求:

　　原料紙卷開卷控制電機(jī)一臺(tái), 噴涂速度控制電機(jī)一臺(tái)，干燥速度控制電機(jī)兩臺(tái), 收卷速度控制電機(jī)一臺(tái), 電機(jī)采用6極交流異步電動(dòng)機(jī), 共有5個(gè)傳動(dòng)點(diǎn), 走紙速度0~120m/min,收卷機(jī)收卷筒直徑D=100mm~1000mm，紙帶張力F=300~1000N。要求起機(jī)速度平緩，起動(dòng)后張力穩(wěn)定，各電機(jī)的速度調(diào)節(jié)范圍為±(10~15％)。

傳動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)和變頻器選型

　　由上述系統(tǒng)描述可知:傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能有較高的要求，要求電機(jī)起動(dòng)平穩(wěn)、速度穩(wěn)定、同步性能好，因此必須選用高性能變頻器才能滿足需求。芬蘭Vacon NX系列變頻器是高性能矢量控制通用變頻器。它具有如下特點(diǎn):

　　(1) 采用先進(jìn)的矢量控制算法，配合電機(jī)參數(shù)設(shè)定，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償負(fù)載波動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的快速響應(yīng)和準(zhǔn)確控制，具有極高的穩(wěn)速精度和快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)，能滿足各類高性能場(chǎng)合的傳動(dòng)控制要求。

　　(2) Vacon變頻器具有開放的可編程功能，編程工具Vacon NC1131-3 Engineering是一個(gè)符合IEC611131-3標(biāo)準(zhǔn)的圖形化的編程工具，它可以用來設(shè)計(jì)Vacon NX特殊的控制邏輯和參數(shù)。它包含了基本功能模塊和高級(jí)功能模塊，如各種濾波器、PI控制器和積分器。NC1131-3可以創(chuàng)建參數(shù)，故障信息和其他與應(yīng)用相關(guān)的特性。自帶LCD鍵盤,不僅能夠顯示運(yùn)行數(shù)據(jù)和故障代碼，還能進(jìn)行參數(shù)的拷貝和下載功能，非常方便調(diào)試和后期維護(hù)。

　　(3) 多種擴(kuò)展卡滿足用戶需要。

　　(4) 內(nèi)置RS485接口，通過通過擴(kuò)展板可以接入符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的ProfiBus DP、ModBus現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，滿足日后組網(wǎng)要求。

　　(5) 瘦長(zhǎng)、節(jié)省空間的設(shè)計(jì)，安裝靈活，集成了的RFI濾波器能夠滿足工業(yè)等級(jí)斜坡防護(hù)要求。

控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　在控制系統(tǒng)中，采用S7-200系列PLC運(yùn)用ProfiBus DP協(xié)議通訊控制不同分部的Vacon變頻器，Vacon變頻器對(duì)電機(jī)變頻調(diào)速，原料紙卷開卷控制變頻器一臺(tái)，噴涂速度控制變頻器一臺(tái)，干燥速度控制變頻器兩臺(tái)，收卷速度控制變頻器一臺(tái)，變頻器加有ProfiBus DP擴(kuò)展板NXOPTC3，PLC主機(jī)之外配有A/D模塊、通訊模塊，PLC采集張力傳感器信號(hào)，控制變頻器轉(zhuǎn)速，保證張力維持不變。系統(tǒng)采用主從控制，收卷速度控制變頻器為主控制變頻器，其他變頻器為從變頻器，從而達(dá)到紙機(jī)的同步比例傳動(dòng)的控制。由于在生產(chǎn)過程中，根據(jù)不同紙張的要求，各電機(jī)要求達(dá)到速度比例協(xié)調(diào)，保證走紙的張力穩(wěn)定，高精度地、可靠地保持速度比例協(xié)調(diào)是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要條件，任何電機(jī)速度的變化破壞這種比例，紙張質(zhì)量就會(huì)降低。同時(shí)，紙機(jī)的這種速度比例協(xié)調(diào)關(guān)系應(yīng)在加減速或開機(jī)時(shí)繼續(xù)保持，而不需重新調(diào)節(jié)。其次, 這種比例協(xié)調(diào)應(yīng)具有微調(diào)功能，以調(diào)節(jié)相鄰兩分部間的速差，防止紙張?jiān)趥魉瓦^程中的繃緊和松弛情況，在調(diào)節(jié)過程中不應(yīng)有過大的超前和滯后，保證速度微調(diào)應(yīng)該可靠、靈敏。采用ProfiBus協(xié)議通訊控制結(jié)合PLC程序來完成電機(jī)的控制，避免了現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的干擾，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

主從同步控制參數(shù)設(shè)計(jì)

　　采用Vacon NX系列變頻器主從同步控制應(yīng)用宏設(shè)計(jì)了主從參數(shù)組，主從參數(shù)通訊中沒有經(jīng)過系統(tǒng)總線從從機(jī)反饋給主機(jī)的信號(hào)，可以把從機(jī)的故障輸出信號(hào)連接到主機(jī)外部故障輸入端。系統(tǒng)總線通訊失敗從機(jī)將觸發(fā)#81系統(tǒng)總線錯(cuò)誤，如果主機(jī)出現(xiàn)報(bào)警從機(jī)將報(bào)#80錯(cuò)誤。參數(shù)敘述如下:#p#分頁標(biāo)題#e#

　　(1) P2.12.1主從選擇:此參數(shù)定義了主從連接的驅(qū)動(dòng)關(guān)系。主機(jī)此參數(shù)設(shè)定為Master，主機(jī)將通過光纖通道傳輸主從控制字，速度參考，轉(zhuǎn)矩參考等。從機(jī)此參數(shù)設(shè)定為Follower同時(shí)把控制位置參數(shù)P3.1設(shè)定為Systembus，采用總線控制方式。

　　(2) P2.12.2本機(jī)系統(tǒng)總線ID號(hào):用于系統(tǒng)總線驅(qū)動(dòng)。0~63每臺(tái)驅(qū)動(dòng)器都有唯一的本機(jī)系統(tǒng)總線ID號(hào)。

　　(3) P2.12.3從機(jī)系統(tǒng)總線ID號(hào):主從通訊中下一臺(tái)驅(qū)動(dòng)器ID號(hào)。

　　(4) P2.12.4系統(tǒng)總線通訊速度:設(shè)置系統(tǒng)總線通訊速度:0=1.5Mbit/s，1=3Mbit/s，2=6Mbit/s。

　　(5) P2.12.5轉(zhuǎn)矩模式選擇:主機(jī)是典型的速度控制，從機(jī)可選用轉(zhuǎn)矩控制。參數(shù)可選如下:

　　0=不用1=速度控制2=轉(zhuǎn)矩控制3=轉(zhuǎn)矩參考和速度控制器輸出中最小值4=轉(zhuǎn)矩參考和速度控制器輸出中最大值(6) P2.12.6轉(zhuǎn)矩標(biāo)定:對(duì)應(yīng)于電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩。默認(rèn)值1000。此參數(shù)轉(zhuǎn)矩參考的標(biāo)定因子。選擇1000對(duì)應(yīng)于額定轉(zhuǎn)矩參考。

　　(7) P2.12.7負(fù)載分配比例:負(fù)載分配轉(zhuǎn)矩參考的百分?jǐn)?shù)。如設(shè)定100%=驅(qū)動(dòng)器間根據(jù)額定轉(zhuǎn)矩分配負(fù)載。

　　(8) P2.12.8轉(zhuǎn)矩參考源選擇:從機(jī)轉(zhuǎn)矩參考源。設(shè)定為1，選擇主機(jī)控制。

　　0=不用1=主機(jī)2=現(xiàn)場(chǎng)總線3=模擬1信號(hào)4=模擬2信號(hào)(9) P2.12.9從機(jī)參考頻率:從機(jī)速度參考源。設(shè)定為1，選擇主機(jī)參考頻率。

　　0=從機(jī)本身參考頻率1=主機(jī)參考頻率2=主機(jī)輸出斜坡(從機(jī)斜坡不起作用)

      結(jié)束語

　　本系統(tǒng)充分利用了Vacon變頻器具有的可編程功能。為用戶編寫專用應(yīng)用宏，實(shí)現(xiàn)了其它普通變頻器無法實(shí)現(xiàn)的功能。主機(jī)速度控制方式為閉環(huán)矢量控制，PLC增加ProfiBus通訊模塊，將Vacon變頻器作為DP網(wǎng)絡(luò)的從站，提高紙機(jī)電機(jī)速度控制精度，達(dá)到高速紙機(jī)的要求。主從變頻器間采用光纜通信，提高了通信速度和抗干擾性。完成同步控制和負(fù)荷分配控制。整個(gè)控制系統(tǒng)具有良好的人機(jī)界面，控制系統(tǒng)穩(wěn)定，滿足用戶要求。在國(guó)內(nèi)中小型造紙機(jī)中，VaconNX系列變頻器將有廣闊的應(yīng)用前景