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基于ABB变频器的造纸机传动系统设计

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日期:2008-1-18 19:08:12     来源:中国工控网   作者: 点击:
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  摘要: 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。
  
  关键词:造纸机;变频器;速度链;负荷分配
  
  0 引言
  
   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。该纸机的电气控制原理图分别如图2、图3所示。
  
  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。

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