基于ABB变频器的造纸机传动系统设计.docx

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1、基于ABB变频器的造纸机传动系统设计dujing导语：介绍了应用ABBACS800变频器设计的造纸机电气传动控制系统。通过对硬件、软件的设计负荷分配、速度链设计等问题进展较为具体地描绘，较好地实现了系统控制要求。摘要:介绍了应用ABBACS800变频器设计的造纸机电气传动控制系统。通过对硬件、软件的设计负荷分配、速度链设计等问题进展较为具体地描绘，较好地实现了系统控制要求。这种基于PLC和变频器的全数字控制系统适用高速纸机的高速度、高可靠性控制性能的需要。关键词:造纸机；变频器；速度链；负荷分配应用ABB变频器和西门子PLC所组成的装置来组成造纸机的电气控制系统；其电气传动控制系统是基于S7-

2、200PLC控制的沟通变频调速控制系统。1纸机对电气传动控制系统的要求该造纸机主要的技术数据如下。纸种：文化纸定量5280g/m2；最高车速：350m/min爬行速度：2纸机电气传动控制系统的设计2.1系统硬件选择与设计硬件选择根据系统的控制精度、通讯速度、响应时间、高性价比、高可靠性的原那么，选用SIEMENSS7-200PLC及CP226通讯处理器，作为系统主控单元，控制整个系统。2.1.1变频器变频器选用ABB公司的ACS800系列高性能变频器，ACS800变频器采用先进的DTC控制技术，内置直流电抗器，进而降低进线电源的高次谐波含量，最大起动转矩可达200%的电机额定转矩；ACS800

3、的动态转速误差，闭环时为0.05%，静态精度为0.01%。动态转矩的阶跃响应时间，闭环时到达15ms。可较理想地知足该机的高传动性能的需要。2.1.2反应与速度控制系统为了降低本钱，选择了ABBACS800和ACS400混合配置。由于ACS400本身不带速度反应接口，为了实现速度闭环控制，需另外加反应装置。本系统选用了由陕西科技大学自行设计的脉冲频率电流变换单元，它能把测速脉冲转换为电流信号输入到变频器中去，利用变频器内部的经过控制软件实现速度变换控制。这种方法的缺点是对于大惯性负载，如烘缸的负载扰动超调量和动态恢复时间较长。对调整带来一定的不便，在使用中还要保持一定的工艺条件稳定。假如工艺变

4、化频繁或者波动较大时，应转入开环控制。2.1.3继电控制起停和爬行运行控制不进PLC，一方面节省I/O接口，另外也是工艺上适应的一种设计。不管纸机大小，都要求每一传动点能独立起/停和爬行/运行操纵。所以，假如进入PLC进展连动设计，看起来自动化程度高了，但实际不实用。由于在全线开机前为了保证平安和设备的试运转，一般都采用单机起动或者停顿操纵，这样有利于发现故障和减少事故。故障保护及指示回路同样采用继电回路设计。2.2系统的软件设计与功能实现程序模块化构造设计，各种功能以子程序构造适时调用实现；程序采用循环扫描方式对速度链上的传动点进展处理，进步程序执行效率；程序设计通用性强，并具有必要的保护功

5、能和一定的智能性。主程序的流程如图4示。2.2.1速度链设计1速度链构造设计速度链构造采用二叉树数据构造算法，先对各传动点进展数学抽象，确定速度链中各传动点编号，此编号应与变频器设定的地址一致。即任一传动点由3个数据“父子兄或者“父子弟确定其在速度链中的位置，填入位置存放器相应的数值。由此可构成能知足该机正常工作需要的速度链构造。2算法设计速度链的设计采用了调节变比的控制方法实现速度链功能，把压榨作为速度链中的主节点。该点速度即纸机的工作车速，调节其速度即调节整机车速。其它各分部点的速度由该点车速乘以相应的变比得到。由PLC检测其它分部车速调节信号，通过进展该部增、减按纽的操纵改变其速比，进而

6、改变相应分部的车速。2.2.2负荷分配设计该纸机传动构造上有柔性联结的传动点，烘缸部和压榨部之间不仅要求速度同步还需要负载率平衡，否那么会造成一个传动点由于过载而过流，而另一传动点那么由于被带动而过压，影响正常抄纸，甚至可能撕坏毛布，损坏变频器、机械设备。因此这两个传动局部的传动点之间需要负荷分配自动控制。负荷分配工作原理：假设P1e、P2e为两台电机额定功率，Pe为额定总负载功率，Pe=P1e+P2e。P为实际总负载功率，P1、P2为电机实际负载功率，那么P=P1+P2。系统工作要求P1=PP1e/Pe，P2=PP2e/Pe，两个值相差3%。由于电机功率是个间接量控制。实际控制以电机定子转矩

7、代替电机功率进展计算。PLC采样各分部电机的转矩，计算每一组的总负荷转矩，根据总负荷转矩计算负载平衡时的期望转矩值。计算平均负荷转矩方法如下式1所示：M=Pe1Mi1+Pe2Mi2Pe1+Pe21其中ML1、ML2是压榨、烘缺电机实际输出转矩；P1e、P2e是压榨、烘缸台电机额定功率；M为负荷平均期望转矩。PLC通过Modbus总线得到电机转矩，利用上述原理再施以PID算法，调节变频器的输出，使两电机转矩百分比一致、即完成负荷自动分配的目的。设置最大限幅值，假如负荷偏向超过该设定值，要停机处理，以防机械、电气损害发生。负荷分配控制实现的前提是公道的速度链构造，使负荷分配的传动点组处于子链构造上，该部负荷调整时，不影响其它的传动点，因此速度链构造是采用主链与子链相结合的形式。2.3辅助控制的机、电、液一体化设计辅助局部的机、电、液一体化、连锁及保护、卷纸机自动换卷控制、稀油站光滑系统等辅助电气系统协调工作，以保证系统正常运行和设备平安。