本文介绍了应用ABB ACS800 变频器设计的造纸机电气传动控制系统。通过对硬件、软件的设计———负荷分配、速度链设计等问题进行较为详细地描述，较好地实现了系统控制要求。这种基于PLC和变频器的全数字控制系统适用高速纸机的高速度、高可靠性控制性能的需要。

 

    应用ABB变频器和西门子PLC所组成的装置来组成造纸机的电气控制系统;其电气传动控制系统是基于S7-200 PLC控制的交流变频调速控制系统。

 

    1 纸机对电气传动控制系统的要求

 

    该造纸机主要的技术数据如下。

 

    纸种：文化纸定量52～80g/m2;

 

    最高车速：350m/min

 

    爬行速度：<40m/min可调;

 

    升减速时间：0.1～1000s可调;

 

    工作电压：额定电压的±10%;

 

    电源频率：50Hz±5%;

 

    静态精度：≤0.1%;

 

    频率漂移：≤0.1%;

 

    频率分辨率：0.01Hz;

 

    频率控制：0～50Hz;

 

    起动转矩：额定转矩的200%;

 

    左、右手机：右手机。

 

    该纸机的18个传动点，分别由18台交流电机单独拖动，每台交流电动机由ABB 全数字变频调速装置驱动，闭环控制。系统的控制采用PLC 作为控制核心，由PLC 对操作台上每一传动点的操作信号进行处理(每个传动点在操作台上都设有：速度增加、速度减少、紧纸、爬行/运行等操作按钮)，并把相应的速度信号以通信的方式传送给变频器。同时，还对伏辊、驱网、吸移、真空压榨、一压、二压分别进行负荷分配控制。另外，在操作台上还显示每一传动点的车速及工作电流，并具有运行、故障指示。

 

    纸机正常运行对电气传动控制系统的要求基本有以下几点：

 

    1)纸机传动系统要有一定的稳速精度和快速动态响应。其中稳态精度±(0.02～0.01)%，动态精度0.1%～0.05%;

 

    2)工作速度要有较宽、均匀的调节范围，适应生产不同品种、定量的需要。调节范围为I=1：10之间;

 

    3)各传动分部间速比稳定、可调。为了使纸机可以生产出良好的纸页和延长纸机正常工作时间，纸机各分部的速度必须是稳定、可调的。各分部的调速范围为±(8～10)%;

 

    4)爬行速度。为了方便检查、清洗聚酯网、压榨毛毯以及检查各分部的运行情况，各分部应具有15～30m/min可调的爬行速度。但这样低速运转时间不宜过长，以减少无效的运行和机械磨损;

 

    5)具有刚性或柔性连接的传动分部间，在维持速度链关系的基础上，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，有的分部因轻载而过压;

 

    6)各分部具有微升、微降功能，应具有必要的显示功能，如线速度、电流、运行、故障信号等。相关联的分部具有单动、联动功能。

 

    2 纸机电气传动控制系统的设计

 

    2.1 系统硬件选择与设计

 

    硬件选择依据系统的控制精度、通讯速度、响应时间、高性价比、高可靠性的原则，选用SIEMENS

 

    S7-200 PLC 及CP 226通信处理器，作为系统主控单元，控制整个系统。

 

    2.1.1 变频器

 

    变频器选用ABB 公司的ACS800 系列高性能变频器，ACS800变频器采用先进的DTC控制技术，内置直流电抗器，从而降低进线电源的高次谐波含量，最大起动转矩可达200%的电机额定转矩;ACS800 的动态转速误差，闭环时为0.05%，静态精度为0.01%。动态转矩的阶跃响应时间，闭环时达到1～5ms。可较理想地满足该机的高传动性能的需要。

 

    2.1.2反馈与速度控制

 

    系统为了降低成本，选择了ABBACS800 和ACS400 混合配置。由于ACS400本身不带速度反馈接口，为了实现速度闭环控制，需另外加反馈装置。本系统选用了由陕西科技大学自行设计的脉冲频率电流变换单元，它能把测速脉冲转换为电流信号输入到变频器中去，利用变频器内部的过程控制软件实现速度变换控制。

 

    这种方法的缺点是对于大惯性负载，如烘缸的负载扰动超调量和动态恢复时间较长。对调整带来一定的不便，在使用中还要保持一定的工艺条件稳定。如果工艺变化频繁或波动较大时，应转入开环控制。