造紙機(jī)變頻調(diào)速PLC控制系統(tǒng)

1、造紙機(jī)變頻調(diào)速PL C 控制系統(tǒng)李鳳祥摘要:介紹適用于造紙機(jī)的變頻調(diào)速PL C 控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)利用能量回饋技術(shù)消除了大慣性機(jī)械因負(fù)載突變而產(chǎn)生的高泵升電壓,并利用PL C 實現(xiàn)了精確的速度鏈控制和其它邏輯控制。運行結(jié)果表明:本系統(tǒng)自動化程度高,并具節(jié)能效果。關(guān)鍵詞:PL C ;變頻調(diào)速;速度鏈;能量回饋;造紙機(jī)Abstract :A n A C variab le frequency drive sys 2tem of pap er m ach ine w ith PL C con tro ller is in tro 2duced .T he system u ses energy fee

2、dback techn ique to restrain h igh p um p ing vo ltage p roduced w hen the load of the m ach ine w ith large inertia varies sudden ly .A nd w ith PL C ,It is ab le to perfo r m s p re 2cise speed chain con tro l and o ther logical con tro l .It is show n by the op erati on resu lt that the system is

3、 of h igh au tom ati on level and energy saving ef 2fect .Key words :PL C ;A C variab le frequency drive ;speed chain ;energy feedback ;pap er m ach ine 收稿日期:2000-05-17中圖分類號:T P 276文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1001-2257(200102-0067-00030引言變頻調(diào)速技術(shù)在我國許多行業(yè)中的應(yīng)用日趨廣泛,在造紙機(jī)上的應(yīng)用更為突出。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求,造紙機(jī)全線需要調(diào)速,用交流變頻調(diào)速取代調(diào)壓調(diào)速、滑差調(diào)速和直流調(diào)速已

4、成為一種必然趨勢。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展,必將引起調(diào)速領(lǐng)域的大變革。在造紙工藝中,一壓輥的速度為生產(chǎn)線的速度。此速度的快慢直接影響造紙的產(chǎn)量,此速度需要在0120m m in 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。老的調(diào)速方式大部分是滑差調(diào)速,采用滑差電機(jī)功率大,耗電量大。另外生產(chǎn)線中13號烘缸是個大慣性機(jī)械,即使采用變頻拖動也難以解決由負(fù)載突變引起過高的泵升電壓導(dǎo)致變頻器保護(hù)電路頻繁動作的問題,使造紙機(jī)頻繁告警,停機(jī)。此外,造紙機(jī)各傳動點的速度需要以一定比例同步改變,從第一個傳動點開始,后一個傳動點的速度跟隨前道的速度變化。因此,若不采用一種有效的控制方式將無法使系統(tǒng)正常工作。針對系統(tǒng)以上特點,本文設(shè)計了造紙機(jī)變頻拖

5、動PL C 控制系統(tǒng),利用變頻調(diào)速器實現(xiàn)造紙機(jī)各個環(huán)節(jié)交流電動機(jī)的軟啟動和調(diào)速;利用PL C 和D A 模塊組成速度鏈實現(xiàn)造紙機(jī)多環(huán)節(jié)的隨動和同步控制;利用再生能量回饋單元克服過高的泵升電壓。從而在改善工藝控制質(zhì)量的同時,節(jié)約了大量電能,降低了生產(chǎn)成本,提高了經(jīng)濟(jì)效益,也確保了生產(chǎn)線無頻繁保護(hù)動作的連續(xù)運行,減少了因重復(fù)引紙而造成的生產(chǎn)浪費。實際運行結(jié)果表明:系統(tǒng)運行可靠,并操作方便,節(jié)電。1造紙工藝流程造紙工藝流程如圖1所示。圖1造紙工藝流程圖紙漿機(jī)按工藝要求噴出的紙漿(底漿和面漿被76機(jī)械與電子2001(2引到傳送毯上,經(jīng)回頭輥和一壓輥引導(dǎo)、預(yù)壓,再經(jīng)兩道壓輥二壓輥和三壓輥的壓整,成形紙進(jìn)

6、入5號烘缸初烘干,再進(jìn)入大缸烘整,經(jīng)13號烘缸烘干后由壓光機(jī)整理,最后由卷紙機(jī)卷成筒形紙。從回頭輥至卷紙機(jī),9個環(huán)節(jié)均采用交流電動機(jī)變頻器調(diào)速拖動。變頻器的頻率給定信號來自PL C ,變頻器配有能量回饋單元。2系統(tǒng)硬件設(shè)計及工作原理本系統(tǒng)主要由變頻器、速度鏈、能量回饋單元、可編程序控制器PL C 組成。2.1變頻器及能量回饋單元2.1.1變頻器造紙機(jī)是大慣性機(jī)械,近似恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載,對變頻器有特殊要求,本系統(tǒng)選用FR A 540CH 型恒轉(zhuǎn)矩專用變頻器。2.1.2能量回饋單元造紙機(jī)在正常情況下應(yīng)不間斷運行。13號烘缸是大慣性機(jī)械,而后面的壓光機(jī)是小慣性機(jī)械,紙張運行于兩者之間成一定的張緊度。若紙張

7、斷裂,即13號烘缸負(fù)載突變,對應(yīng)的變頻器將產(chǎn)生較高的泵升電壓,變頻器直流側(cè)P 、N 之間的電壓高達(dá)600800V ,變頻器將告警保護(hù),使造紙機(jī)無法正常運行。如何消除較高的泵升電壓呢?一種方法是采用BU 能耗單元,用電阻吸收,但是,從節(jié)能角度考慮,此法不可取。本系統(tǒng)中應(yīng)用能量回饋單元,將泵升電壓轉(zhuǎn)化為再生能量回饋到電網(wǎng)中去。變頻器與能量回饋單元連線如圖2所示,能量回饋單元FR RC 的輸入端與變頻器的直流側(cè)相連。輸出端與電網(wǎng)相連。圖中交流電抗器FR BAL 的作用是防止同一系統(tǒng)使用多臺變頻器時,由于變頻器之間的小阻抗引起再生電流從能量單元流入其它變頻器導(dǎo)致變頻器報警 。圖2變頻器與能量回饋單元連

8、線2.2速度鏈本系統(tǒng)的速度控制是用變頻器實現(xiàn)的,變頻器的給定信號(速度給定是PL C 給出、經(jīng)D A 處理后傳送的010V 模擬量。本系統(tǒng)是多點傳動控制系統(tǒng),既要做到生產(chǎn)線速度的同步控制,又要做到各傳動點的速度微調(diào)控制。同步控制是用總升速、總降速按鈕操作、PL C 實現(xiàn)的,PL C 接收同步升、降速信號(開關(guān)量后,經(jīng)運算、處理作為頻率給定信號(模擬量發(fā)送到各臺變頻器。但是,這并不能滿足工藝要求,因為有許多因素使各個傳動點的速度很難做到同步匹配,需要對某些傳動點進(jìn)行速度微調(diào),然而,若對某一個傳動點的速度進(jìn)行微調(diào),則必須使后道傳動點的速度跟隨變化,否則不能滿足工藝要求。因此,為了滿足整個系統(tǒng)各點速

9、度連環(huán)調(diào)節(jié)要求,本系統(tǒng)引入了速度鏈功能單元,用PL C 實現(xiàn)。以往采用的是一種模擬速度鏈,它由分立元件組成,其缺點是調(diào)試比較繁瑣,很難協(xié)調(diào)各傳動點的速度。其電路主要由多路P I D 調(diào)節(jié)器組成,P I D 由集成運算放大器LM 348和一些外圍元件構(gòu)成。但是,由于各路P I D 的參數(shù)有差異,還需調(diào)整各路的P I D 參數(shù),這給調(diào)試增加了復(fù)雜性。因此,為了解決這一問題,設(shè)計了一種較為新穎的速度鏈數(shù)字速度鏈。這種速度鏈硬件由PL C 和D A 模塊組成,通過PL C 的編程來實現(xiàn)速度鏈功能。速度鏈程序的編寫采用PL C 的功能指令和一些基本指令。速度微調(diào)信號是開關(guān)量信號,用按鈕操作,由PL C

10、輸入點接收,經(jīng)PL C 處理后,在D A 模塊上輸出。這種方式很容易滿足生產(chǎn)線各有傳動點速度連環(huán)微變的要求,即使某個傳動點速度不匹配,亦可方便地調(diào)節(jié)現(xiàn)場控制箱上的電位器。2.3可編程序控制器PL CPL C 因其性能可靠、操作方便、程序編寫及修改簡單、工作環(huán)境要求低而被廣泛應(yīng)用。在選型時對各種品牌的PL C 作比較后,本系統(tǒng)選用了物美價廉的三菱FX 2N 64M R 型PL C 和FX 2N 4DA 功能模塊。3PL C 程序設(shè)計利用三菱PL C 的基本指令和一些功能指令編寫程序。根據(jù)硬件連線圖,先列出PL C 的I O 地址分配表,再根據(jù)動作順序給出程序框圖,然后編寫程序。速度鏈程序框圖如圖3所示。86機(jī)械與電子2001(2圖3速度鏈程序框圖4結(jié)束語本系統(tǒng)于1999年10月在浙江某造紙廠投入運行。實現(xiàn)了電機(jī)軟啟動,對電網(wǎng)無沖擊。實現(xiàn)了生產(chǎn)線的自動控制。系統(tǒng)比較突出的優(yōu)點如下:a.能量回饋單元的應(yīng)用不僅節(jié)約了電能,更主要的是克服了因泵升電壓過高而引起變頻器頻繁告警的缺點。b.操作方便在控制室送電后現(xiàn)場只需1名工人操作,為企業(yè)降低了成本,提高了勞動生產(chǎn)率。c.設(shè)置了最佳速度存、取功能,根據(jù)實際生產(chǎn)需要可隨時取出。參考文獻(xiàn):