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造紙機電氣控制系統方案
來源:本站整理  作者:佚名  2012-04-25 14:37:12



本文所設計的紙傳動控制系統為應用美國AB變頻器和西門子PLC所組成的控制網絡來完成造紙機電氣控制系統設計的;其電氣傳動控制系統是基于S7-300 PLC三級控制的交流變頻調速控制系統。

1 、紙機對電氣傳動控制系統的要求

該造紙機的系統結構總圖如圖1所示。


圖1 系統結構總圖

該紙機正常運行對電氣傳動控制系統的要求基本有以下幾點。

1.1紙機傳動系統要有一定的穩速精度和快速動態響應。其中穩態精度±0.02-- 0.01%,動態精度0.1%-- 0.05%;

1.2工作速度要有較寬、均勻的調節范圍,適應生產不同品種、定量的需要。調節范圍為I=1:10之間;

1.3各傳動分部間速比穩定、可調。為了使紙機可以生產良好的紙頁和提高紙機正常工作時間,紙機各分部的速度必須是穩定、可調的。各分部的調速范圍為±8~10%;

1.4 爬行速度。為方便檢查、清洗聚酯網、壓榨毛毯、以及檢查各分部的運行情況,各分部應具有15~30米/分可調的爬行速度。但這樣低速運轉時間不宜過長,以減少無效的運行和機械磨損;

1.5 具有剛性或柔性連接的傳動分部間,在維持速度鏈關系基礎上,還須具有負荷動態調整的功能,以免造成由于負荷動態轉移而引起有的分部因過載而過流,有的分部因輕載而過壓;

1.6 各分部具有微升、微降功能,必要的顯示功能,如線速度、電流、運行、故障信號等。相關聯的分部具有單動、聯動功能;

1.7 紙機傳動控制系統,應具有良好接口能力,可與QCS控制、蒸汽控制等子系統上聯上位工控機及工廠管理級計算機;

2 、紙機控制系統結構

我們的選型原則是:優化設計,程序通用化,界面美觀化,使整個控制系統穩定性好、可靠性高、魯棒性強。

紙機控制系統結構圖如圖2所示。該控制系統采用交流變頻分部傳動控制,三級控制方式。第一級為驅動級,變頻器采用AB公司系列變頻器,由閉環控制編碼器反饋板,組成閉環控制系統。第二級為PLC控制系統,采用西門子S7-300 PLC , S7-300與變頻器組成Modbus總線控制網絡,通訊速率可達19.2Kbit/s,并完成自動卷取及輔助部分的機電一體化功能;第三級為上位控制系統,采用DELL公司工控機,用于紙機傳動系統狀態監控,實現整個紙機自動控制。并可通過工業以太網與QCS系統、DCS系統、廠級管理級等聯網,可實現紙機控制系統優化控制。


圖2 控制系統結構圖

3、 紙機電氣傳動控制系統的設計

3.1 系統硬件選型

硬件選擇依據系統的控制精度、通訊速度、響應時間、高性價比、高可靠性的原則,選用SIEMENS S7 314PLC、CP340通信處理器,作為系統主控單元,控制整個系統。上位機選用采用DELL工控機,配置為“PIV2.0G/21”,用于紙機傳動系統狀態監控。

變頻器選用Allen-Bradley公司的powerflex系列高性能矢量變頻器,它設計緊湊,節省空間,給用戶提供強大的電機速度控制功能,最大起動轉矩可達150%的電機額定轉矩;可變的PWM允許變頻器在低頻下輸出更大的電流,數字PID功能提高了應用的靈活性,計時器、計數器、基本邏輯和步序邏輯功能可以減少硬件設計成本并簡化控制方案,總之,powerflex系列高性能矢量變頻器

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