造纸机变频调速PLC控制系统

1、造纸机变频调速PL C 控制系统李凤祥摘要:介绍适用于造纸机的变频调速PL C 控制系统。本系统利用能量回馈技术消除了大惯性机械因负载突变而产生的高泵升电压,并利用PL C 实现了精确的速度链控制和其它逻辑控制。运行结果表明:本系统自动化程度高,并具节能效果。关键词:PL C ;变频调速;速度链;能量回馈;造纸机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中图分类号:T P 276文献标识码:B文章编号:1001-2257(200102-0067-00030引言变频调速技术在我国许多行业中的应用日趋广泛,在造纸机上的应用更为突出。根据生产工艺要求,造纸机全线需要调速,用交流变频调速取代调压调速、滑差调速和直流调速已

4、成为一种必然趋势。随着变频调速技术的发展,必将引起调速领域的大变革。在造纸工艺中,一压辊的速度为生产线的速度。此速度的快慢直接影响造纸的产量,此速度需要在0120m m in 范围内调节。老的调速方式大部分是滑差调速,采用滑差电机功率大,耗电量大。另外生产线中13号烘缸是个大惯性机械,即使采用变频拖动也难以解决由负载突变引起过高的泵升电压导致变频器保护电路频繁动作的问题,使造纸机频繁告警,停机。此外,造纸机各传动点的速度需要以一定比例同步改变,从第一个传动点开始,后一个传动点的速度跟随前道的速度变化。因此,若不采用一种有效的控制方式将无法使系统正常工作。针对系统以上特点,本文设计了造纸机变频拖

5、动PL C 控制系统,利用变频调速器实现造纸机各个环节交流电动机的软启动和调速;利用PL C 和D A 模块组成速度链实现造纸机多环节的随动和同步控制;利用再生能量回馈单元克服过高的泵升电压。从而在改善工艺控制质量的同时,节约了大量电能,降低了生产成本,提高了经济效益,也确保了生产线无频繁保护动作的连续运行,减少了因重复引纸而造成的生产浪费。实际运行结果表明:系统运行可靠,并操作方便,节电。1造纸工艺流程造纸工艺流程如图1所示。图1造纸工艺流程图纸浆机按工艺要求喷出的纸浆(底浆和面浆被76机械与电子2001(2引到传送毯上,经回头辊和一压辊引导、预压,再经两道压辊二压辊和三压辊的压整,成形纸进

6、入5号烘缸初烘干,再进入大缸烘整,经13号烘缸烘干后由压光机整理,最后由卷纸机卷成筒形纸。从回头辊至卷纸机,9个环节均采用交流电动机变频器调速拖动。变频器的频率给定信号来自PL C ,变频器配有能量回馈单元。2系统硬件设计及工作原理本系统主要由变频器、速度链、能量回馈单元、可编程序控制器PL C 组成。2.1变频器及能量回馈单元2.1.1变频器造纸机是大惯性机械,近似恒转矩负载,对变频器有特殊要求,本系统选用FR A 540CH 型恒转矩专用变频器。2.1.2能量回馈单元造纸机在正常情况下应不间断运行。13号烘缸是大惯性机械,而后面的压光机是小惯性机械,纸张运行于两者之间成一定的张紧度。若纸张

7、断裂,即13号烘缸负载突变,对应的变频器将产生较高的泵升电压,变频器直流侧P 、N 之间的电压高达600800V ,变频器将告警保护,使造纸机无法正常运行。如何消除较高的泵升电压呢?一种方法是采用BU 能耗单元,用电阻吸收,但是,从节能角度考虑,此法不可取。本系统中应用能量回馈单元,将泵升电压转化为再生能量回馈到电网中去。变频器与能量回馈单元连线如图2所示,能量回馈单元FR RC 的输入端与变频器的直流侧相连。输出端与电网相连。图中交流电抗器FR BAL 的作用是防止同一系统使用多台变频器时,由于变频器之间的小阻抗引起再生电流从能量单元流入其它变频器导致变频器报警 。图2变频器与能量回馈单元连

8、线2.2速度链本系统的速度控制是用变频器实现的,变频器的给定信号(速度给定是PL C 给出、经D A 处理后传送的010V 模拟量。本系统是多点传动控制系统,既要做到生产线速度的同步控制,又要做到各传动点的速度微调控制。同步控制是用总升速、总降速按钮操作、PL C 实现的,PL C 接收同步升、降速信号(开关量后,经运算、处理作为频率给定信号(模拟量发送到各台变频器。但是,这并不能满足工艺要求,因为有许多因素使各个传动点的速度很难做到同步匹配,需要对某些传动点进行速度微调,然而,若对某一个传动点的速度进行微调,则必须使后道传动点的速度跟随变化,否则不能满足工艺要求。因此,为了满足整个系统各点速

9、度连环调节要求,本系统引入了速度链功能单元,用PL C 实现。以往采用的是一种模拟速度链,它由分立元件组成,其缺点是调试比较繁琐,很难协调各传动点的速度。其电路主要由多路P I D 调节器组成,P I D 由集成运算放大器LM 348和一些外围元件构成。但是,由于各路P I D 的参数有差异,还需调整各路的P I D 参数,这给调试增加了复杂性。因此,为了解决这一问题,设计了一种较为新颖的速度链数字速度链。这种速度链硬件由PL C 和D A 模块组成,通过PL C 的编程来实现速度链功能。速度链程序的编写采用PL C 的功能指令和一些基本指令。速度微调信号是开关量信号,用按钮操作,由PL C

10、输入点接收,经PL C 处理后,在D A 模块上输出。这种方式很容易满足生产线各有传动点速度连环微变的要求,即使某个传动点速度不匹配,亦可方便地调节现场控制箱上的电位器。2.3可编程序控制器PL CPL C 因其性能可靠、操作方便、程序编写及修改简单、工作环境要求低而被广泛应用。在选型时对各种品牌的PL C 作比较后,本系统选用了物美价廉的三菱FX 2N 64M R 型PL C 和FX 2N 4DA 功能模块。3PL C 程序设计利用三菱PL C 的基本指令和一些功能指令编写程序。根据硬件连线图,先列出PL C 的I O 地址分配表,再根据动作顺序给出程序框图,然后编写程序。速度链程序框图如图3所示。86机械与电子2001(2图3速度链程序框图4结束语本系统于1999年10月在浙江某造纸厂投入运行。实现了电机软启动,对电网无冲击。实现了生产线的自动控制。系统比较突出的优点如下:a.能量回馈单元的应用不仅节约了电能,更主要的是克服了因泵升电压过高而引起变频器频繁告警的缺点。b.操作方便在控制室送电后现场只需1名工人操作,为企业降低了成本,提高了劳动生产率。c.设置了最佳速度存、取功能,根据实际生产需要可随时取出。参考文献: