高速纸机交流变频分部传动控制系统设计

摘要

纸机电气传动控制系统是造纸工厂自动化体系的一个重要的环节，是集计算机技术、现场总线技术、交流变频技术、人机交互技术及智能算法、控制理论等为一体的复杂控制系统。目前，国内造纸机械生产厂商只能生产中低速纸机，高速纸机几乎全部依赖进口，其电气传动控制系统设计也几乎被西门子、ABB等国外自动化大公司所垄断。因此实现我国高速纸机的自主研制，深入研究纸机传动控制的理论问题，开发具有自主知识产权的、包括软硬件在内的一整套高速纸机电气传动控制系统产品，对于进一步提升我国造纸工业的技术水平，使我国在竞争激烈的中高速纸机市场中占据一席之地具有非常重要的现实意义。 本文深入分析了纸机传动控制的理论问题和相应的控制策略，并针对某纸厂11号高速新闻纸机进行了电气传动控制系统设计，具体内容如下： 1、在参阅大量资料的基础上，深入调研了国内外造纸工业、造纸机械和纸机传动控制系统的发展现状;针对纸机传动控制系统的基本要求，探讨了纸机传动控制系统的理论问题。对速度链控制、负荷分配和张力控制的产生机理进行了深入的数学分析，提出了相应的控制策略。 2、针对某纸厂11号高速新闻纸机设计了采用公共直流母线供电的交流变频分部传动控制系统。系统选用PCC2005作为系统主控制器，利用Powerlink、Profibus和工业以太网建立了分层递阶式三级网络控制结构，满足了系统的各项控制要求，系统稳定可靠，经济实用，易于维护。 3、利用贝加莱软件平台Automation Studio编程实现各项控制功能。选择主令参考结构进行了速度链程序的编写和调试工作，并进行了实验验证。根据实际情况，采用简化的基于转矩控制的负荷分配控制策略，设计了负荷分配控制器，实现了压光部34、37号传动点的负荷分配控制。采用直接张力控制策略，设计了张力控制器，实现了压光部33、38号传动点的张力控制。 4、监控软件和面板界面设计。利用美国ICONICS公司的组态软件，根据11号新闻纸机的电气传动监控要求设计编写了上位监控软件，实现了远程监控、报警记录、趋势图显示和用户管理等各项控制功能。对现场5台操作台的PPl81面板界面进行了界面设计，采用OPC通信方式，利用Automation Studio的AsIMA函数库编程实现了PP181与主控制器PCC2005的数据交换，实现了对纸机各分部主传动点的各项监控功能。