速度链在纸机传动中的设计与分析.doc

速度链在纸机传动中的设计与分析摘要：速度链是分部传动造纸机中连接各分部所需速度给定的一个关键控制单元，速度链的控制方式在实践过程中有了部分修改，使速度链更加容易的在纸机传动控制中实现。关键字：分部控制，速度链，速差前言在纸机分布式传动中，由于各相邻传动点之间的速度应保持一定的比例，且在车速调整过程中，应满足只影响本级和本级以后的各传动点，而不影响前面各传动的速度，这样每传动点在前一级的基础上可以调整并把速度信号传送给下一级形成一个链式结构，即为速度链。如何实现速度链是纸机传动中的一个关键性问题，设计时应考虑以下几个方面的因素。首先是精度，速度链一定要满足纸机传动中的精度，其次是稳定性、速度链一定要稳定、可靠、才能保证系统正常运行，再次是操作方便、由于工厂中工人的文化程不一，因此一定要注意操作不能太复杂，最后是性价比，一定要在满足系统性能的基础上尽量降低成本。11、速度链的设计要求精度：速度链要求有一定的精度，也就是设定运行速度的给定精度。根据纸机传动控制要求和实际经验，一般传动控制速度链精度应在0.01.04%，与纸页的伸缩率有关。速度链结构：速度链结构要求可以形成分支子链，纸机速度链结构是以主链为主的多分支结构。12、速度链的分类从文献1、2、3、4中了解到，一般来说速度链可分为两类：第一种是摸拟式速度链：这种速度链在分布式纸机直流传动中应用较多。其车速度调整均为模拟量。优点是：a、线路简单；b、成本低。缺点是：a、操作不便，调整车速时节不易掌握调整量的大小；b、易干扰，在车间里由于各种干扰源的存在，模拟量的传送易受干扰，影响系统精度。第二种是数字式速度链：其根据操作又可分为按键式，触摸屏式，根椐控制器又可分为速度链控制器式，电动电位器、PLC控制式，工业控制计算机式，但无论是哪一种方式都具有操作方便、准确、抗干扰力强等优点。特别是通信技术的应用，更是降低了线路的复杂，使得系统更灵活。现在已经很少在过程中应用模拟式速度链了，主要应用的是数字式速度链。随着PLC功能的不断强大，只需要在软件程序方面做一些修改就可以实现速度链控制，不再需要外部速度链控制器。所以基于PLC、工业控制计算机通讯控制的速度链在纸机控制系统广泛应用。3、速度链的实现随着计算机通讯技术的发展，纸机传动控制过程中广泛采用通讯控制方式，利用RS485总线或现场总线CAN总线、Profibus-DP总线与变频器通讯完成纸机传动控制。传动控制中心一般采用PLC。速度链控制由PLC内部软件来实现。软件设计可以有多种方法。下面介绍一种设计方法说明PLC速度链的软件设计。3.1、速度链结构设计速度链结构采用二叉树数据结构算法，用于完成传递功能。首先对各传动点进行数字抽象，确定速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，确定各结点的上下、左或右编号。即任一传动点由3个数据（“父子兄”或“父子弟”）确定其在速度链中的位置，填位置寄存器数值，三个储存地址处分别储存该点的上一级编号（或变频器内部地址）、该点的速度值、该点与上一级的速比。如图1所示，以西安兄弟纸业2008年新上的生产线为例简单介绍一下速度链的实现。整个速度链是驱网辊为主链的第一个传动点，它的速度是这个速度链基准速度，它的速度是直接通过操作屏或上位机设置的。然后通过图1所示的速度链往下和往子链传递，实现速度控制的目的。3.2、算法设计算法设计采用了调节速比的控制方法。如图2所示，介绍一下速度链主链上速度的控制方法。纸机的驱网辊作为速度链中的主节点，即它的速度就是整个纸机的工作车速，则其速度调节就调节了整个纸机车速。在 PLC内，我们检测到车速调节信号则改变车速单元值，1点处的速度就为驱网辊变频器的运行速度设定值，将其送驱网辊变频器执行，并送给一压下计算。驱网辊的速度值乘频器的运行值。若一压下分部速度不满以一图1、位置寄存器示意图压下的速比b1/a则为一压下变足运行要求，说明一压下速比不合适，可通过操作一生产要求。相当于在PLC内部有一个高精度压下的加速、减速按钮实现，PLC检测到按钮信号后调节b1即调整了变比，使其适应的齿轮变速箱，可以任意无级调速。1 图2、速度链的控制方法在实际纸厂操作中，由于某个工人的误操作，可能会导致速比（b/a）过大或过小，技术员又不能很准确的修正到比较合适的速比，那么就会耽误生产，对厂家来说是一种损失，所以怎么样才能叫技术员准确的修正速比是一个问题。这个速比的选取是传动公司的工程师通过多年的经验得出来的，一般是比较准确的，而造纸公司的技术员是不会知道的。现在很多纸机传动程序用另一种速度链控制方法，它的实现是这样的，如图3所示：设本级的速比是K1，上一级的速度是V，本级速度是V1,传动变比是C1,那么本级的速度的算法应该是也就是造纸公司的操作员在操作过程中，操作加、减速的时候不再改变b的值，而是改变另外一个变量C1的值，这样当工人出现误操作的时候，只需要技术员吧C1值修改为1即可，速度链的控制就会基本正常，这样会大大缩短因速比错误而引起的停机时间。若正常生产中变比合适，某种原因需要用紧纸、松纸时，按下该分部紧纸、松纸按钮，PLC将对应在速度链上附加一正或负的偏移量则实现紧纸、松纸功能。图3中就包含了调速和紧纸、松纸等操作指令的速度值，将它送给第二台变频器执行，同时送下一级计算。依此类推，构成速度链控制系统。图3、修改后速度链控制方式在编制程序的时候，还应该考虑变量c的大小，因为速比K一般是准确的，不需要太大的修改传动变比c，那么就应该在程序中对传动变比c有限幅设置。如果操作员在加速的过程中，传动变比c到达上限的时候，传动变比c就不再增加了，而是保持不变，减速亦然。这样也是降低操作员误操作所造成的损失。这种速度链的设计不仅只是为实现纸机传动控制要求，而且为后续的计算机优化控制提供了可能。在PLC内部有非常精确的传动变比，我们设计为精度为0.001%，通过设定参数可以做到更高。这样有精确的传动变比上位计算机可以精确地记忆纸机传动过程参数，当需要更换品种或车速时，上位计算机可以准确地将纸机运行参数传入到PLC，由PLC执行，将纸机调整到当前工作状态。4、小结造纸机传动控制系统各个传动点既要保持速度的一致性，又要有一定的速差，该速度链控制方式在实践中证明，稳速精度高，线性度好。在整个纸机的调速范围内，总车速改变时或调节任何一个分部微调时，该分部后的各分部都能自动同步跟踪，使线速度保持一致。其可靠性高，重现性好，只要不人为改变车速，每次开车都能保证速度不变，操作非常方便。参考文献1孟彦京 变频传动原理与设计M 西安:陕西人民出版社,20022封云 用PLC实现分部传动造纸机数字速度链J 中国造纸,2002(4),51-533陈景文,王红燕,吴彦瑞 造纸机速度链的设计与工作原理J 黑龙江造纸,2007(1),42-444于衍星,孟彦京,张金平 斜网卫生纸机电气控制系统J 中国造纸,2004(7),46-48The design and analysis of speed chain in paper machine driveAbstract: Speed chain is a key control unit connecting the set speed needed of divided parts of paper machine in the separated driving . The control mode of speed chain is amended somewhere in