复卷机的电气传动系统设计大学本科毕业论文.doc

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1、第 I 页辽宁科技大学本科生毕业设计说明书复卷机的电气传动系统设计摘要 在整个造纸工艺过程中，大多数卷纸机卷得的纸卷存在松软现象, 内部一般会有破损情况, 边缘两侧不整齐, 纸幅宽度不一等原因不能直接使用于印刷机和纸加工等设备，需要复卷机对纸卷经过再次复卷，使之能够符合纸加工和印刷机的要求。随着现代社会对纸机自动化要求的提高, 产品质量的提高, 复卷机的产能也必须得到提高。而且，纸机的速度随着科技发展越来越高，相应相配套的复卷机也必然要提高速度和控制精度，控制系统自动化程度也得较高，所以，对于复卷机电气传动系统的设计，对提高复卷机的整体性能是有利的。本课题对高速双底辊复卷机的电气传动系统进行了

2、设计。复卷机自动控制系统分为两部分，复卷机控制系统和电气传动系统。复卷机控制系统控制的对象是复卷机本体设备和复卷机外部设备，本文主要通过复卷机性能要求和工艺流程来设计复卷机的电气传动系统，以及根据传动系统的控制原理对传动电机与变频器进行选型。关键词：复卷机；变频调速；张力控制第 II 页辽宁科技大学本科生毕业设计说明书Abstract In the paper making process, due to the volume of the drum roll is relatively soft, the interior may be damaged, side edges.Edge ir

3、regular, web width and other reasons can not or printer paper handling and other equipment needed to roll rewinding directly. Rolling again, comeback roll processing and printing presses to meet the processing needs. With modern paper machines increased automation, improved product quality, producti

4、vity winder can also put forward higher requirements. In addition, increasing the speed of the machine, its match winders are bound to have a very high speed and control high degree of precision and automation control system, therefore, in the design of electric winder drive systems, helping improve

5、 network cylinder machine overall performance. High-speed drum winder automatic control system design issues. Rewinder automatic control system is divided into control systems and variable speed control system in two parts, the winding machine. Winder control Siemens S7-400PLC, Panasonic transmissio

6、n system system. In the device and the in external device control coiler winding machine body, operating winding equipment, production data, production parameters set winder, browsing history data Winder winding machine control system from control system to complete . Transmitted mainly through open

7、-book machine, after the end of the front bottom roller motor, roller motor frequency control, so as to keep constant tension of winder control, control of the roll tightness. Structure and function of the control system of a paper winding machine performance requirements and process design of the w

8、inding machine and the control principle in selecting and commissioning of the drive motor and transmission drive under.Keywords：Winder；Frequency；Tension control第 III 页辽宁科技大学本科生毕业设计说明书目录复卷机的电气传动系统设计I摘要IAbstractII目录III第一章 绪论11.1 课题提出的背景11.2 造纸工业转型存在的问题11.3 电气传动系统的发展现状21.4 我国造纸工业的发展方向31.5 本文主要工作3第二章 复

9、卷机对电气传动系统要求42.1 复卷机组图42.2 复卷机组技术数据52.3 复卷机工作描述62.4 复卷机对电气传动系统的要求82.5本章小结9第三章 复卷机电机选型103.1复卷机电源103.2传动电气原理图103.3 复卷主传动电机选型113.3.1 退纸辊电机选型113.3.2 底辊电机选型123.3.3 退卷电机功率测试133.3.4 底辊电机功率测试数据15第 IV 页辽宁科技大学本科生毕业设计说明书3.4 本章小结17第四章 复卷机变频器选型184.1变频器的工作原理184.1.1变频器主要配置184.1.2 变频器介绍194.2变频器控制方案214.2.1系统整体结构214.2

10、.2系统控制重点224.2.3张力环的调整234.3回馈制动单元244.3.1回馈制动原理244.3.2回馈制动的要求及特点254.4 变频器主要参数设置264.5 本章小结28结论29致谢30参考文献31第 32 页辽宁科技大学本科生毕业设计说明书第一章 绪论1.1 课题提出的背景 在造纸行业中，复卷机是卷简纸生产过程中的最后一道环节，由卷纸机卷得的纸卷比较松软，内部破损和断头比较多，两侧边缘不整齐，纸幅宽度多不能直接使用于纸加工或印刷等机器。为了适应印刷和纸加工中对卷筒纸的要求，都要在复卷机上进行复卷来生产出合格的纸卷。通常复卷机安装在紧接造纸机的后面，可以用吊车直接将卷纸机上的纸卷吊装到

11、复卷机的退纸架上，在复卷机上除去质量不好的纸张，粘接断头，切成所需的宽度，并在纸卷芯上卷成具有一定纸幅长度的、一定直径的纸卷。卷筒纸应具有所要求的紧度和平整的分切端面。复卷机是造纸机械中运行车速最快的机器，其车速达15001800米/分钟，最高达2500米/分钟以上。复卷机的工作原理是：从造纸机上取下的纸卷安置在退纸架上，退纸架上的控制系统保持纸幅有一定的张力，并在断头时使纸卷快速制动。纸幅通过引纸辊和纵切机构切成所需要的宽度，然后按所需紧度和直径卷成纸卷。复卷机的主要结构参数是能处理的纸幅宽度和最高车速，其次是退纸和卷纸的最大直径、切纸方法和传动型式。 造纸工业现状主要以废纸辅以木、竹以及芦

12、苇、秸秆等可再生资源为原料，通过清洁生产，实现了资源生产消费资源再生的良性循环，已成为国民经济中具有循环经济特征的重要基础原材料产业和新的经济增长点。造纸工业资金技术密集，规模效益显著，具有较大的市场容量和发展潜力，且产业关联度高，对林业、农业、环保、印刷、包装、化工、机械制造、自动控制、交通等相关产业发展具有明显的拉动作用。我国纸及纸板的生产量和消费量均居世界第一位，随着世界经济格局的重大调整和我国经济社会转型的明显加速，我国造纸工业发展面临的资源、能源和环境的约束日益突显，亟需加快结构调整,实现传统造纸工业向可持续发展的现代造纸工业转变。1.2 造纸工业转型存在的问题在造纸工业转变过程中主

13、要存在的问题有原料供求矛盾突出，自主创新能力不强，节能减排任务艰巨，企业规模偏小。我国造纸工业自主创新能力建设比较薄弱，产学研没有形成有机的整体，引进技术消化吸收再创新不足，在新工艺、新设备和新产品的开发上缺乏自主创新的产业化重大成果。大型蒸煮、筛选、漂白设备，高得率制浆设备，高速纸机流浆箱、靴式压榨、压光机、复卷机等关键设备基本依赖进口。 图1-1 某型号复卷机世界大型制浆造纸装备供应仍处于垄断局面。多年来，世界上少数几家主要制浆造纸装备供应商，依靠品牌优势、研发能力、精密制造以及强大的资金实力和市场拓展能力，基本垄断了大型制浆造纸装备供应，这一局面短期内难以改观。我国现已成为世界制浆造纸装

14、备的主要市场，但大型制浆造纸装备主要依赖进口，导致投资成本提高，阻碍了众多中小型制浆造纸企业装备大型化步伐。我国制浆造纸装备自主化水平亟需提高。1.3 电气传动系统的发展现状多年来直流调速系统以其优良的调速性能及负载率大的特性在纸机电气传动中占有较大的比例,但直流电机由于成本高、整流子和电刷维护困难,很难用于需要防爆、防潮、防腐蚀等对环境要求苛刻的场合。20世纪80年代早期,随着社会经济的发展,欧洲和日本开发出了交流变频调速装置,这项技术在80年代中期被成功的引入美国,并被逐步应用于纸机传动。与直流调速系统相比,交流调速系统最突出的优点是交流电机可靠性高,维护量小我国将变频调速技术应用到纸机传

15、动领域始于20世纪90年代。迄今为止,在全国大大小小的新上纸机项目中,交流变频传动几乎占了95%以上。交流变频传动控制系统已经在纸机中占主导地位。80年代,矢量变频技术已经比较成熟,为了适应大型多传动分部的机械设备的传动要求,以ABB,西门子等为代表的自动化公司开始开发以公共直流母线为框架的集散控制系统应用于多传动控制系统,并在80年代开始就逐步应用于造纸等流程工业。目前,传动系统大多以PLC控制为核心,传动控制系统几乎全部采用了基于PLC的DCS控制或者是基于现场总线的FCS控制方案。1.4 我国造纸工业的发展方向 随着我国工业化、信息化、城镇化、市场化、国际化深入发展，经济结构转型加快，造

16、纸工业产业结构不合理的问题日益突出，亟需通过优化原料结构，提高原料保障水平；优化产品结构，使产品向低碳、多功能、环保、质优的方向调整，提高有效供给水平；优化企业结构，提高集中度和竞争力；优化技术结构，增强自主创新能力，提升技术装备总体水平；优化产业布局，合理配置资源，全面推进造纸工业协调发展。 研发具有自主知识产权的先进适用装备。跟踪研究国际前沿技术，加强重大技术装备研制，通过自主创新与引进消化吸收再创新相结合，着力加强产业技术和成套装备系统的集成和创新，加快行业关键、共性技术与装备的研发和产业化，努力解决制约我国造纸产业发展的技术瓶颈，提升造纸工业和装备制造业的整体技术、装备水平。1.5 本

17、文主要工作 本文分析了负载电机选择方法，提出了对复卷机的生产设计要求。论文对复卷机控制系统进行了设计和编写，还对主传动电机和变频器的选型和调试。 复卷机的工作过程主要是对复卷机实行过程控制。复卷机的执行机构根据操作指令由 PLC 进行控制，传动电机根据张力控制原理由独立的传动系统进行张力控制。 复卷机的控制系统是由两个相对独立的系统组成，本机的控制系统和传动系统。在设计过程中我们使用通讯模块使两个系统能够实时交换数据，最终使两个系统合二为一，实现对复卷机的自动控制。第二章 复卷机对电气传动系统要求2.1 复卷机组图 复卷机组由 19个部分组成：1 横梁，2 分条刀，3 复卷部，4 导纸辊，5Z

18、 型双弧形辊，6 预舒展辊，7 压纸辊机构，8 踢纸器，9 纸芯输送器，10 张力检测，11 引纸轮，12 导纸板，13 安全围栏，14 退纸架，15 顶轴器，16 安全栅，17 断纸刀，18 卸纸斗，19 除尘和导风装置。如图 2-1 所示。 从造纸设备生产出的大纸卷，送至复卷机的退纸架上，裁出纸头引至预舒展辊，经引纸轮、导纸板、导纸辊，穿过分条刀、张力检测、Z 型双弧形辊，引到复卷部，粘贴到底辊间的纸芯上，顶轴器关闭，引至过程结束，复卷机准备复卷。图2-1 复卷机组图 2.2 复卷机组技术数据表2.1 纸张种类及定量定量范围标准定量标准密度密度范围 表2.2 复卷机组速度设计速度工作速度(

19、1500N/m)最大张力速度(2000N/m)电气传动最高速度表2.3 复卷机加减速时间标准(0,67m/s2)建议时间最高速度急停时间表2.4 纸幅张力最大张力最小张力 表2.5 纸卷数据原纸卷最大幅宽原纸卷最大直径卷轴直径限速直径纸边最大宽度 纸边最小宽度小纸卷最大直径小纸卷最小直径复卷后纸幅最大宽度复卷后纸幅最小宽度复卷纸芯内径6 寸, 12 寸复卷纸芯壁最小厚度表2.6 刀条数量及产能上刀/底刀最大小纸卷数量分切最小宽度产能以(直径 )为准水分含量 2.3 复卷机工作描述 复卷机在运转中有三个不同的动作同时发生：开卷、分切纸和将已分切的纸复卷为最终的小纸卷。 图2-2复卷机传动原理图

20、在开卷和复卷过程中，校正纸幅张力在传动控制中很重要。纸幅张力影响着纸卷的内部品质，例如纸卷紧度。 分切纸的过程是将整个纸幅分切成数个小纸幅，要使这些小纸幅达到所需宽度，那么切刀必须移动到与其它切刀正确间距的位置。移动切刀时要检查刀片的使用状态,旧的、钝的刀片要更换为新的、锋利的刀片。 在复卷过程中，使小纸卷达到设定直径很重要。纸卷紧度的影响因素有多点，除了纸张张力外，还有前后底辊间的负荷分配、压纸辊负载等等。 复卷机工作的工作状态是受到系统的监控的。对于传动系统,除了开卷、分切、复卷三个过程，纸幅通过复卷机的状态也处于传动系统的控制下。控制系统的自动换卷程序根据开卷、分切和纸卷的复卷状态，以及

21、依据设定和校准的传动参数执行。 复卷机需要人工完成的工作有从开卷机引纸到复卷机、从复卷机卸出纸卷、将纸芯放在纸芯台和粘合结头等。 2.4 复卷机对电气传动系统的要求 纸机因工作车速不同、幅宽差异、机械结构形式不同、生产纸种不同等而对电气传动控制系统的具体要求也各有不同，大体对纸机电气传动控制系统来说，要正常运行，必须满足以下基本要求：1、 保持稳定的车速，是传动系统中最关键的一个指标。它的影响因素很多：比如电源电压的波动、纸机工艺条件的变化、网和毛毯的清洁度大小、机械传动条件的变化等都会造成纸页定量的波动和纸幅断头。2、 有一定的稳态精度和动态精度。其中稳态精度为0.01-0.02%，以保证纸

22、页在正常生产过程中，不产生被过分拉伸现象或有松弛现象而影响纸页质量，甚至引起断头而影响正常的生产。动态精度为切0.05-0.1%，以保证纸机在动态调整中快速响应。3、 工作车速的调节范围要较宽，用以适应不同品种、定量的生产需要。对于脱水和干燥能力一定的纸机来说，在生产不同定量的纸页时，工作车速是需要进行相应地调整:定量低时，车速要高；定量高时，车速要低。调速范围为1:10的电气传动控制系统，基本可以满足大多数中高速纸机正常工作的需要。4、 各传动分部间要形成一个动态性能优良的速度链结构，速比稳定、可调。5、 各分部要具有微降、微升功能，松纸、紧纸功能；相关联的部分具有单动和联动功能。当某块的速

23、度需要进行调整时，只能影响后面的速度，不能影响前面的速度。6、 爬行速度。各分部应具有15-25可调的爬行速度。7、 有些传动分部间，是有刚性和柔性连接的，在维持可调速比的基础上，还须具有负荷动态调整的功能，以免造成由于负荷动态转移而引起有的分部因过载而过流，或者产生因轻载而过压现象。8、 对纸页张力要求比较严格的分部，如压光部、卷取部等，须进行张力控制。以免造成纸页断纸或褶皱。9、 纸机的运行负载具有恒转负载特性，所以对于交流传动来说，须选用恒转矩特性的变频器，这样才能具有较大的起动转矩和良好的通讯能力以及较高的频率分辨率。2.5本章小结 本章给出了复卷机的生产要求和性能参数，对复卷机的工作

24、进行了描述，提出了对复卷机电气传动系统的要求，构建了基本的工作模式。 第三章 复卷机电机选型3.1复卷机电源复卷机使用的电源类型有 具体电源分配如下： 表3.1 电源分配传动电机控制柜供电电源 复卷机本体电机控制柜供电电源 PLC控制柜供电电源采用独立UPS电源供电3.2传动电气原理图 传动系统的电动机功率都小于 1MW，所以它们的变频器采用交-直-交电压型 PWM 变频器。从传动系统原理图 3-1 可知，复卷工作时，底辊电动机转速和转矩方向一致，工作于电动状态，功率流动方向是从中间直流母线经逆变器流到底辊电动机；开卷工作时，电动机转速和转矩方向相反，工作于再生状态，功率流动方向是从开卷电动机

25、经逆变器流向中间直流母线。变频器主电路采用了公共直流母线方案，把开卷机和底辊电机的逆变器接在同一段直流母线上。这样安排后，开卷机发出的再生功率通过直流母线直接转流到底辊电机，从而大大减小整流器容量。图3-1 电气原理图3.3 复卷主传动电机选型 复卷机主要技术数据:原纸卷纸幅宽度 4650mm，原纸卷最大直径 3200mm,原纸卷限速直径 900mm，卷纸轴直径 620mm,纸幅工作张力 1500N/m，设计车速 2200m/min,底辊直径750mm。3.3.1 退纸辊电机选型根据复卷机开卷电机和底辊电机的负载特性及容量选择原理， 退纸辊最高转速: （ 3.1 ）退纸辊最低转速： （ 3.2

26、 ）退纸辊调速范围: （ 3.3 ）选择减速机速比:暂定原纸卷直径为 900mm，退纸辊达到最高转速时， 根据: （ 3.4 ） 得： （ 3.5 ） 退纸辊电机功率 （3.6） 取 则 （3.7） 由于该电机功率是根据退纸辊最大所需扭矩推导而来，所以不必再进行扭矩核算，而且也考虑了 1.5 倍的动态力矩裕量，所以具体选择的电机的额定功率 550KW，电机额定转速 686/2200 rpm,配用减速比 2.82 的减速箱。 3.3.2 底辊电机选型 在卷取稳速的过程中,纸幅张力是恒定的,电机输出力矩变化范围不大,引入减速箱,使得最大车速下,电机转速为额定转速,可以使电机选择达到最佳。前后底辊一

27、般选用相同规格的电机，额定转速暂定为 1500r/min,则减速机速比 (3.8)为了转矩要求的满足，底辊应选电机功率为： (3.9)在卷曲稳速过程中,纸幅张力是一定的,车速也是恒定,因此前后底辊电机共同提供的轴功率也是基本恒定的,为 （3.10)根据功率计算，前后底辊电机的额定功率应为: (3.11) 根据转矩计算和功率计算所得的额定功率值进行比较，选取较大值以满足转矩和功率的要求。具体选择的底辊电机额定功率 250KW，额定转速 1248rpm，配减速比为 1.47 的减速箱。表3.2 复卷机设备参数表加速时间（s）减速时间（s）急停时间（s）速度m/min最大张力（N/m）最小张力（N/

28、m）纸张宽度（mm）密度（kg/）重量（g/）退纸辊直径（mm）复卷最大直径（mm）纸芯直径（mm）55553020002000500465010002256141500100 在3.3节完成了传动电机的选型工作，选用的开卷机电机额定功率 550KW，电机额定转速 686/2200 rpm,配用减速比 2.82 的减速箱，选用的底辊电机额定功率 250KW，额定转速 1248rpm，配减速比为 1.47 的减速箱。以下将按照表 4-1 的复卷机设备参数，对开卷机和底辊电机进行测试。 3.3.3 退卷电机功率测试 表3.3 退卷机电机功率测试数据表： 根据表 3.3，可以得到开卷电机的性能数据，

29、见表3.4：母卷直径（mm）转速（rpm）长度（%）能量（KJ）重量（）加速功率（KW）减速功率（KW）最大张力加速功率（KW）最小张力加速功率（KW）最大张力减速功率（KW）急停功率（KW）320019910010548194416382.6-382.688.1305.1-677.17023070207929739165294353.3-353.358.8275.8-647.86482941216848966139628325.3-325.330.8247.8-619.85962812226768229117133298.5-298.54.0221.0-593.054726822376975

30、2997535273.1-273.1-21.4195.6-567.6501255324962686580575249.1-249.1-45.4171.6-543.6457242426356624066005226.4-226.4-48.1148.9-520.9415229427750565353589205.1-205.1-89.4127.6-499.6376216529444510643103185.2-185.2-109.3107.3-479.7340203631338460034337166.9-166.9-127.689.4-461.4306190733433413827090150.

31、1-150.1-144.472.6-444.6275177735828372321177135.1-135.1-159.457.6-429.6248151941920304912665110.6-110.6-183.933.1-405.12031260505122640755095.8-95.8-198.718.3-390.317610016356264647809696-198.518.5-390.5176743856235173498127.6127.6-166.950.1-422.1234表3.4 开卷电机的性能数据表3.5 开卷电机的性能数据母卷直径（mm）张力功率 （KW）转速（rp

32、m）电机转速（rpm）过载功率（KW）过载时间（s）3200-295199561-37755614-29510372924-46655表 3-2，表 3-3 中的转速为退纸辊转速。 开卷机自动停车开时减速时的母卷纸张长度 L 设定为 916.67m,退纸辊直径 ， 纸张厚度=密度/重量= (3.12)退纸辊转速 n= 母卷直径 D 经公式得出： （3.13） （3.14）开卷机测试结果见根据表3.5：表3.5 开卷机测试结果电机功率电机最低转速电机最高转速退纸辊最低转速退纸辊最高转速 由表 3.2，表 3.3，表 3.4 可知，选用的开卷电机额定功率 550KW，电机额定转速686/2200

33、rpm,配用减速比 2.82 的减速箱，达到复卷机的性能要求，能够投入正常工作。 3.3.4 底辊电机功率测试数据前底辊直径后底辊直径前底辊转速后底辊转速前底辊电机转速后底辊电机转速表3.6 底辊设备参数根据表 3.2 复卷机设备参数和表3.6底辊设备参数，对底辊电机进行功率测试，测试数据见表 3.7。纸卷直径（mm）转速（rpm）长度（mm）重量（）加速功率（kw）减速功率（kw）最大张力加速功率（kw）最小张力加速功率（kw）最大张力减速功率（kw）急停功率（kw）150042410023708212.4-212.4522.4289.997.638914304688218137197.6-

34、197.6507.6275.1112.436213604688218137197.6-197.6507.6275.1112.436212904947415754190.8-190.8500.8268.3119.235012205226613613184.3-184.3494.3261.8125.733811505545911695178.2-178.2488.2255.7131.83271080589529982172.5-172.5482.5250.0137.5316表3.7 底辊电机功率测试数据表：由于前后底辊设备相同，电机参数一致，对于单个电机测试功率，数据见表 3.8。表3-8 单底辊

35、电机功率测试表张力功率（kw）负荷分配（kw）加速功率（kw）功率（kw）功率百分比（%）时间（s）恒速过程15593-248100-过载过程1559310635414355根据表3-8 对单个底辊电机的功率测试，提出了底辊电机的功率要求，见表 3-9：表3.9 底辊电机性能要求底辊电机功率（kw）转速（rpm）过载百分比（%）过载时间（s）减速比底辊速度（rpm）前底辊2501248142551.47849后底辊2501248142551.47849 由表 3.7，表 3.8，表 3.9可知，选用的底辊电机额定功率 250KW，额定转速 1248rpm，配减速比为 1.47 的减速箱达到复卷

36、机的性能要求，能够投入正常工作。3.4 本章小结 本章介绍了复卷机电机的选型依据，根据复卷机性能参数计算开卷机、前底辊电机、后底辊电机功率，并对电机进行了调试工作，确定选择的电机满足复卷机的性能要求。第四章 复卷机变频器选型4.1变频器的工作原理变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。我们现在使用的变频器主要采用交-直-交方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源, 然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制 4 个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器, 逆变部分为 IGBT 三相

37、桥式逆变器, 且输出为 PWM 波形, 中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。异步电动机的转速可以用下面公式表示为： (3.15)其中：异步电机的转速，单位为r/min； 电机的转差率； 电机定子的电源频率，单位为Hz； 异步电机的极对数。4.1.1变频器主要配置 由于复卷机对主传动控制性能及精度的高要求，下引纸复卷机的三个主传动点的传统配置是三个直流电动机，随着交流变频调速技术的日趋成熟，交流调速电气传动已经上升为电气调速的主流。交流传动已经从最初的只能用于风机、泵类的调速过渡到针对各类高精度、快响应等高性能指标的调速控制。从性能价格比的角度看，交流调速装置也已经优于直流调速，所以复卷

38、机的主传动也正在由直流传动向交流传动转变。由于三个主传动点均采用交流变频调速系统，满足复卷机对电控系统特别是对主传动提出的控制要求所采取的策略是不同的。以下主要介绍三个主传动均采用变频器控制的复卷机电控系统的系统配置、控制原理及特点。（ 1） 主传动电动机及驱动装置 采用三个交流电动机，选择ABB 变频器，型号为 ACS800 的三台变频器，分别驱动；其中前、后底辊用主/从应用宏；退纸辊用卷取应用宏并配有制动斩波装置。（2）控制器 采用SIEMENS公司的 S7200 PLC。（3）触摸屏 采用 OP2706。（4）圆刀 采用 ABB ACS400变频器。（5）可根据实际机械要求选择导纸辊、压

39、纸辊等主要辅助设备，以及选择是否需要有传动控制。（6）配备张力传感器及其放大器、电液比例放大器、断纸检测、成品纸卷直径检测器等。4.1.2 变频器介绍 系统配置的最重要之处，就是选择正确的主传动变频器。目前，市场上变频器基本分为两类：一类是一般通用变频器，适用于一般负载的；另一类是高性能通用变频器，适用于高精度控制的。高性能变频器与一般相比，在以下几方面具有良好的性能：1100 以上的宽调速范围。低频起动特性良好。在额定电压下能做到全范围且恒转矩输出。具有良好的静态和动态特性变频器系统。具有故障诊断、保护和报警功能并且完整和快速。要具有网络通信功能。本系统采用ABB公司的ACS800系列变频器

40、。图4-1 ACS800系列变频器实物图 图4-2系统整体结构图 ACS800变频器采用直接转矩控制（ DTC），它摒弃了矢量控制中的解耦思想，通过实时检测磁通幅值和转矩值，分别与磁通和转矩给定值比较，由磁通和转矩调节器直接输出所需要的电压矢量值。 在复卷机电控系统的应用中，根据需要选择了两种非标准变频器来控制主传动：主 /从应用宏控制前后两底辊；卷取应用宏来控制退纸辊。这种非标准 ABB 变频器与标准 ABB 变频器在主回路结构及控制思想上并没有区别，它们的区别只在提供的功能模块不同。 （ 1） 主从应用宏 主从应用宏是为多电动机传动应用而设计的，其系统由若干ACS800 变频器共同驱动，同

41、时电动机轴经由齿轮、链条、皮带等相互连接，使负载能在变频器之间均匀分配。（ 2） 卷取应用宏 装有卷曲应用宏的 ACS800 变频器是为中心卷取 /开卷机而设计的专用变频器。它能非常经济的实现精确带材的张力控制。当卷筒直径变化时，为了使材料的表面张力保持不变，它能保证转速的变化与卷径成反比且转矩的变化与卷径成正比。所有标准应用宏都被从 ACS800 处理器存储器中清除了，因此处理器完全用于工艺处理，性能得到最优化。4.2变频器控制方案4.2.1系统整体结构如图4.2所示复卷机电气控制系统整体结构。触摸屏把速度给定、张力给定、卷径预置等通过 RS485 总线送到PLC，PLC 根据操作信号对给定

42、值处理，由数字量输出口或 M odbus总线控制变频器的运行状态。压纸辊压力控制根据成品纸卷的直径，得到压力曲线对应值，从 PLC 的模拟输出口送到电液比例放大器，电液比例放大器转换成电流信号控制电液比例阀。各变频器的速度反馈信号由编码 器 送 到 脉 冲 编 码 器 模 块（ NTAC02），它提供了 ACS800与数字脉冲编码器的接口。NTAC02 通过 DDCS 协议通信链路与变频器相连，和变频器的 NIOC 标准I/O 板一起，以环形结构与 NAM C板的 CH 1 通道相连。通过设定变频器的参数可对 NTAC02 进行编程。模块与传动之间的通信被激活后，模块中的参数会被拷贝到传动装置。完成速度的检测及反馈，形成闭环系统。各变频器的直流侧通过快熔、接触器相连，同时连到制动斩波器上，由制动斩波器根据直流电压极限值控制制动电阻与变频器的直流侧接通或关断。图4-3 ACS800变频器接线图4.2.2系统控制重点（ 1） 速度控制 依据复卷机传动系统的工艺特点，复卷机速度的控制应以后底辊为主令单元，前底辊为从单元。另外复卷机在运行过程中的起动、带纸停机、升速、降速等，要求速度的变化尽可能平稳，可以通过设置装置的参数来实现速度的挠性变化特性。复卷机的线速度以后底辊的线速度为准。在引纸过程中，前底辊应为速度控制，速度跟踪后底辊；在