变频器在造纸机传动系统中的应用.docx

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1、随着我国经济的发展，制浆造纸业己经成为我国工业经济增长的重要支柱，早期的造纸机生产产量较低，对电控没有太高要求，随着造纸规模的扩大，对造纸机的产量及速度要求越来越高，从而对纸机配套电控系统的要求也越来越高。本方案采用森兰SB70G系列变频器和西门子S7-200P1.C组成一套文化纸机传动控制系统。通过可编程逻辑控制器(P1.C)和变频器之间的通信，控制传动点的启动、停止、增速、减速、紧纸等操作，由软件自动实现负荷分配、速度链等功能，充分满足造纸工艺及电控的需要。1纸机对电气传动控制系统的要求1.1该机结构简图如图4所示。纸机为1760250mmin长网多缸文化纸机，生产4065gm2高级文化用

2、纸，稳态精度0.01%.图4结构简图1.2为了能生产出质量标准较高的产品，纸机对电气传动系统提出如下的要求:(1)纸机工作速度要有较大的调节范围，调节范围为1:8；(2)车速要有较高的稳定裕度，总车速提升、下降要平稳。要求纸机稳速精度为0.050.01%；(3)速差控制，速比可调、稳定。速差在一定范围内变化不引起纸页质量的突变，误差应控制在0.1%以内。纸机各分部的速度必须是可以调节的，为1015%。(4)各分部传动点具有速度微升、微降功能，同时在这些分部中，应具有单动、联动功能，并可以同时起动、停止。(5)纸机为恒转矩负载性质，要选择具有恒转矩控制性能的变频器，并具有较高的分辨率，良好的通讯

3、能力。2控制系统组成系统原理图如图5所示。该纸机传动系统采用由S7-226小型P1.C作为系统的控制中心;由森兰SB70G系列变频器为驱动单元，频率分辨率为0.0IHz以上；变频专用电机作为执行单元；欧姆龙P1.C提供速度反馈信号，使纸机传动在速度闭环运行，稳速精度达可达0.01%o由P1.C通过西门子MODUBUS协议、RS485网络与变频器实现速度链功能、速差控制、负荷分配功能、总车速升、降、各分部点的速度升、降及紧纸、松纸等功能，较理想地满足纸机正常工作的需求。图5系统原理图“3速度链设计及速差控制速度链结构采用二叉树数据结构算法，完成数据传递功能。首先对各传动点位置进行数学抽象，确定速

4、度链中各传动点编号，此编号应与变频器内部地址一致。然后根据二叉树数据结构，然后根据二叉树数据结构，确定各结点的上下、左或右编号。即任一传动点由3个数据确定其在速度链中的位置，填入位置寄存器数值该传动点速度给变频器后，访问位置寄存器，确定子寄存器结点号，若不为0,则对该经点进行相应处理，直到该链完全处理完;再查兄弟寄存器结点号，处理另一支链。4负荷分配设计该纸机传动结构上有柔性联结的传动点，烘缸部和压榨部。它们之间不仅要求速度同步还需要负载率均衡，否则会造成一个传动点由于过载而过流，而另一传动点则由于被带动而过压，影响正常抄纸，甚至可能撕坏毛布，损坏变频器、机械设备。因此这两个传动部分的传动点之

5、间需要负荷分配自动控制。5结语森兰SB70G系列变频器具有很高的可靠性和和完善的功能实现，通过丰富的参数组态与P1.C通过MoDUBUS协议通讯协调工作，可满足中、高速造纸机对传动系统要求大速比变化、高稳态精度等控制性能的需要。附参考资料：应用案例I变频器在造纸传动中的应用一引言造纸工业是我国的基础工业之一。国内纸浆造纸企业数量大，分布广。旧的造纸机传动系统多采用直流电动机带动各传动辑轴的传动方式，可做到无级调速，但由于碳刷的存在使维护相当麻烦。随着交流变频控制系统及通讯技术的发展，交流变频传动系统在新型造纸机上的应用越来越广泛，调速范围宽，调速性能好，节电，操作简便。现代化的造纸机系统采用上

6、位机、P1.C,变频器交流电机构成的系统，完成纸机的监控、运行及生产管理。二造纸工艺流程造纸机主要指使纸浆形成纸幅的分部联动的全套设备,基本组成部分按照纸张形成的顺序分为网部、压榨、前干燥、后压榨、后干燥、压光机、卷纸机等。其工艺流程为：流浆箱输出的纸浆在网部脱水成型，在压榨部进行压缩使纸层均匀，经过前干燥进行干燥，接着进入后压榨进行施胶，再进入后干燥器烘干处理，然后利用压光机使纸张平滑，最后通过卷纸图1造纸工艺流程图三造纸传动控制系统构成及控制特点造纸工艺是一个连续生产过程，因此生产线的连续和有序控制成为造纸工艺的关键。近年来，大量变频器进入造纸行业，并已取得良好的技术和市场效果，雷诺尔RN

7、B8型高性能多传逆变器具有良好的矢量控制特性和丰富的控制功能，强大的可编程逻辑模块让用户可以灵活应用，满足复杂工艺的控制要求。以山东天和纸业有限公司10号机传动系统为例，控制部分主要由西门子P1.C和雷诺尔RNB8系列逆变器组成，现场人机界面选用西门子触摸屏,本系统共有传动点38个。系统网络图如下：图2系统网络图3.1 系统精度指标在干扰信号（如负载，供电电压，温度）的影响下，可控变量设定值的最大偏差体现了传动控制系统的稳定性。下述的偏差指可控变量在操作温度时的最大偏移情况，亦即精度的最小水平。静态速度控制精度：额定转速情况下24小时速度偏移4）.05%；24小时两个相邻传动点的速度差0.05

8、%;动态速度控制精度：有干扰（如负载变化）时的短时速度偏移0.1%3.2 传动工艺控制主要特点速度链功能：纸机以驱网耨为速度基准，其它传动点需与之协调同步运行。整机具有全数字速度链功能，到卷纸速度为递增，传动系统停机再启动时的速度和控制参数将保持停车前的状态；负荷分配功能：网部的负荷分配：驱网辑为主传动，运行在速度控制方式，真空伏辑、第一导网辑为辅传动，运行在力矩控制方式；真空压榨辐、真空压榨下辐、吸移辑：真空压榨辑为主传动，运行在速度控制方式，真空压榨下辑、吸移辐为从传动，运行在力矩控制方式。二压辐为主传动，运行在速度控制方式，二压胶辑为从传动，运行在力矩控制方式，烘缸导辑传动负荷分配；压光

9、机、施胶机、各烘缸毯辐做负荷分配。分部操作功能：具有启动/停止、运行/爬行、升速/降速、点动/收紧等操作功能；烘缸传动具有正反点动功能，利于维护和清理废纸；压光机和卷纸机具有软张力控制功能。整机操作功能：整机正常停车；整机升/降速。四雷诺尔RNB8型变频器特点RNB8是基于REN1.E高端变频调速产品技术平台开发的一款适用于全领域的全能型低压交流传动产品，可以满足任何工业过程、自动化系统、用户和企业的需求，为使用者在各个行业和应用提供前所未有的兼容性和灵活性。RNB8系列多机传动逆变器，是一款定位多点传动应用、高性能速度及转矩控制、方便和灵活系统集成的多机传动驱动产品。RNB8产品可以适用于各

10、种应用场合，如I：造纸机主传动生产线、纺织印染机、化纤塑料、印刷包装等复杂系统的有较高性能要求的多点传动的应用场合。节省柜体空间书本型模块化设计，适合多台并排紧凑安装，柜体空间利用率高。节能高效共直流母线连接，电动耗电和制动发电能量自动分配，节省制动能量消耗，电能利用率高。电网污染小集中式供电，减小了变频器输入侧对电网的谐波污染和EMl干扰。通信技术采用PRoFlBUS-DP通讯，实现变频器与变频器、变频器与上位机控制器系统间的远距离高速通讯。优异的多机同步控制性能多机同步控制具有快响应、高精度、强稳定性的优异性能，可实现多台电机带荷动态同步运行。功能强大，灵活易用模块化单元设计，功率扩容方便

11、和灵活。产品有I/O和通讯接口，也预留有其他扩展接口。4.1 公共直流母线电气接线图d)公共直流母线系统电气图4.2 矢量控制该模式为建立在电机动态模型及矢量解耦控制原理基础上建立的控制模式,理论上表现为外部速度环、内部两个电流环。该模式不需要速度反馈，可实现中等调速精度，调速范围为1:50。4.3 RNB8主/从控制功能实现主/从控制应用于多个电机同时驱动一个设备的场合，可将传动之间的负载平均分配，这是通过齿轮、链条、传送带等相互耦合的电机最理想的应用。外部控制信号通常只需连接到主机传动上。主机通过CAN通讯连接控制最多8个从机。外部控制系统可通过主机读取从机的反馈信息。主/从控制连接示意图

12、：根据电机的耦合方式分为刚性连接和柔性连接：刚性连接是通过齿轮或链条固定连接实现，主/从电机之间速度需严格同步，控制时重点实现负载转矩的平均分配，可实现较高的动态响应特性。通常主机为速度控制，从机为转矩控制。柔性连接是通过传送带等设备连接实现，主/从电机之间允许有细微的速度差，所以无法实现很高的动态响应特性。通常主机为速度控制，从机为速度控制或转矩控制。主/从通讯RNB8传动主/从通讯基于CAN总线通讯协议，主机向从机发送控制字、速度给定、转矩给定等。控制单元集成CAN总线通讯接口。主/从控制参数举例说明三n在该例中，主/从机都为速度控制，从机转矩限幅，主机由外部网络通讯给定。主机设置：设置为

13、网络给定，参数n0.01给定源选择=5网络、n0.09命令源选择=3网络。设置为无速度矢量控制，参数n0.08控制模式=4无传感器矢量。设置外部网络通讯，详见参数组nF通讯参数组。设置CAN总线地址，定义为主机，参数nF20CAN总线地址=1。从机设置：设置为无速度矢量控制，参数n0.08控制模式=4无传感器矢量。设置CAN总线地址，定义为从机，参数nF.20CAN总线地址二29。选择主/从控制模式，参数CAN总线联机模式=3限幅跟随。激活负荷分配功能，参数nA.00负荷分配使能=1有效。选择从机电流给定源，参数nA.04电流给定源=2CAN总线。调整从机给定，设置参数nF.24从机给定修正系

14、数。注意：主机/从机地址唯一，不可重免。CAN总线地址设置为1时，定义为主机，地址29,为从机。详见参数nF.20CAN总线地址。根据主/从连接特性选择主/从控制模式，详见参数nE23CAN总线联机模式。主/从连接故障或报警信息、从机故障信息，均显示在主机传动上，用户可根据故障信息提示及时处理。4.4 兼容性RNB8多传逆变器兼容多款变频产品通讯，如：ACS550/600/800,西门子6RA70/6SE70/MM440等。详情请咨询雷诺尔公司。CA600变频器在纸机同步传动控制系统的应用一、引言目前我国造纸厂家众多，可是普遍存在着自动化控制水平较低、能耗高、纸品的质量和产量在一定程度上受限制

15、等状况。而随着社会经济的高速发展，人们对纸张的消费数量和纸张的质量要求也越来越高，这就要求造纸企业不断提高生产工艺和自动化生产水平，使纸产品能够满足日益发展的经济需求。二、造纸机变频控制系统简介造纸机结构上大致有流浆箱、网部、压榨部、干燥部、压光、收卷等几部分组成。传动系统是由多分部传动点组成的速度链式协调系统。使用变频控制系统可以使传动系统具备非常方便及精确的调速功能：（1）各分部传动点之间能保持固定的传动比，使各传动点上线速度保持一致。便于设备提速、减速，避免各传动点之间因线速度相差太大而断纸。（2）连续平稳地拖动纸机运行。（3）具有平滑加减速功能.（4）每点都可以单独启停，单独微调，且设

16、有爬行和加速功能。（5）各个点之间存在一个速度链关系，即“前段速度改变，后者自动跟随二三、纸机生产线同步控制有以下4种方式1、倍率调速盒+滑差调速电机此方法在早期纸机生产线上应用广泛。因采用电磁滑差调速电机浪费电能大，现已逐渐淘汰。2、同步控制器+CA600变频器+鼠笼式Y系列异步电机有多路输入/输出。用多圈高精度电位器（2.2K）调节同步控制器，在同步控制器内设置速度链模式，然后再由同步控制器输出420mA0IOV模拟信号控制各台变频器。优点：改造简单费用低。缺点：模拟信号容易受到干扰，精度不高，易断纸、使用寿命一年半左右。（见下图）电位器调速方式台达同步控制器3、P1.C主机+DA模块+C

17、A600变频器+鼠笼式异步电机（Y系列/4极）将开关量（如按钮）信号给P1.C,进行BIN整数/浮点数二进制运算，然后将0-4000数字值通过D/A模块转换为420mA或O-IOV模拟信号输出到变频器。优点：线速精度比同步控制器高。停电可保持记忆。用按钮代替电位器。保证了精度。缺点：工程改造费用较高。仍然存在模拟量精度不高的问题。（下图为6个点同步模拟量输出控制系统用到2个DZA模块）4、P1.C与CA600变频器进行主从通讯方式CA600变频器的ModbUS通讯方式采用主从方式的查询一相应机制，只有主站发出查询时，从站才能给出响应，从站不能主动发送数据。P1.C作为主站，接收外部信号（如按钮）,通过485通信端口，与作为从站的各台变频器进行通讯，发送命令和接收数据。并可通过触摸屏进行实时监控。由于采用的是主从通讯方式，同步精度高，几乎不会受到干扰。而且省去了纸机行业传统控制方式所用的D/A模块。（见下图）四、改造后的效益P1.C与CA600变频器通讯纸机同步系统1、能耗降低，最少可节约电费30%以上。2、实现了数字化管理，操作简便。3、变频的软启停，降低机械磨损。4、减轻工人劳动强度，节约维修费用。5、减少开机断纸调试，减少断纸率，提高产量及效率。