SILICOI二VAL应用科学浅议纸机控制系统中西门子变频器应用鲁昌龙江扮(景德镇陶瓷学院江西景德镇333000)[摘要〕造纸机电气传动控制系统是直接影响造纸生产的正常运行的最重要因素。根据造纸生产线电气传动控制系统的特点，以西门子6SE70全数字多功能矢量控制高精度交流变频器为驱动装t，提供高转矩和高动态性能。[关健词]变频传动矢量控制OSS协议速度链负荷分配中圈分类号:TS7文献标识码:A文童编号:1671-7597(2008)0220053-01在现代造纸机的传动控制中，广泛采用了交流电机的变频调速控制。这种方式较之传统的直流控制系统、总轴传动系统，在控制精度，故障率、维护费用方面有着较大的优势。西门子6SE70系列变频器是完整矢量控制高精度变频调速装置，该系列变频器采用最新的矢量控制技术，从而提高了系统的控制精度和动态响应精度。同时，由于其内部有开关量连接器和模拟最连接器及各种功能数据组，加上提供的丰富的自由功能模块和自由控制方式，使该系统变频器较多应用于高动态性能传动系统的频率控制、转速控制和转矩控制，满足了不同控制系统的要求。特别是在近年来投产的造纸机电气传动系统中较多采用了这种工程型变频器来组态系统，反映出这种变频器在造纸传动中的卓越性能.从而提供了一套基于现代控制技术的完整解决方案。一、造纸工艺筒逮此造纸机由流浆箱、网部、压榨部、干燥部、冷缸、卷纸部构成。经过打浆与净化的纸料，进入流浆箱，通过堰板以接近于网速的喷浆速度喷到网七。上网纸料经过一系列脱水措施，脱除大部分水分后，送至压榨部继续脱水，然后进入烘缸烘千，最终在卷纸机上卷成纸卷.为了适应生产过程纸张特性变化的需要。造纸机的传动必须能够在一定范围内调节车速，并且各个分部的速度能单独调节。因为造纸机上的纸受到牵引力和压榨的作用，在湿部产生纵向伸长:在干部，起初是纵向伸长，而随纸张被干燥，降低含水量后，纸的纵向又会缩短;最后到卷纸机时，纸又会伸长;具体到电容器纸，湿部与干部的速度差可达10%。此外，辊面的长期磨损也会影响分部间的速比。所以，造纸机的传动调定在某一速度时，应该有一定的调速范围，以适应浆料配比、纸料性质以及造纸机运转情况的变化。在造纸过程中，保持各传动子系统之间的同步运行是尤为重要的。这种同步，不仅仅是稳速运行时需要同步，而且在加减速的动态过程中也需要保证线速度的一致。为此，在造纸传动自动化系统的设计中，必须充分考虑纸机生产的特点，将调速、自动化以及其他逻辑控制有机地结合起来，从而实现一个全集成的纸机生产系统。二、纸机对电气传动控翻系统的共求(1)纸机工作速度的调节范围要有比较大的空间，均匀地调节速度，要求调节范围在1:1。之间:(2)纸机传动系统要有较高的稳速精度，总车速提升和下降都必须平稳，要求纸机稳速精度为士0.05-0.01%;(3)保持各分部问速比的可调、稳定，才能保证纸机可以生产良好的纸页和提高纸机正常工作时间，减少因张力不均引起的断纸现象，要求纸机各分部的速度必须是调节为士10-15%;(4)引纸操作时的紧纸、松纸功能，要求各分部点具有速度徽升、徽降功能;(5)必要的显示功能，如线速度、电流或转矩、运行信号、故障信号等;(6)为了防止某点的速度发生变化而引起负荷在分部内动态转移，主副分部间应能实现联动工作、负荷自动平衡调节。同时在这些分部中.应具有单动、联动功能，并可以同时起动、停止;(7)爬行速度.为了检修和清洗聚醋网、压榨毛毯、干网以及各分部的运行工况，各分部应有15-50m/min可调的爬行速度，但不宜在此速度下长时间运行，以减少无效的运行和机械磨损;(8)纸机为恒转矩负载性质，要选择具有恒转矩控制性能的变频器，并具有较高的分辨率，良好的通讯能力，并采用PLC作为控制单元，实现对整个控制系统的可靠、协调的控制，以满足纸机控制系统正常工作的需要。三、派帆技翻系挽绪祠6SE70系列变频器，其核心控制技术使用当前最成熟的矢量控制技术，矢量控制理论精度可达以下标准:调速范围1:1000、静态速度精度0.0005%(实际为0.005%)、力矩控制精度士2%、力矩上升时间2.5ms,力矩脉动2%,能够较理想地实现速度链控制、自动负荷控制、速差控制、张力控制等功能.通过以上的内容，我们可以大概地描叙出一个纸机控制系统结构:以西门子6SE70全数字多功能矢量控制高精度交流变频器为驱动装里，纸机传动系统的控制中心采用57300PLC，设定值的分辨率0.OtHz以上，并且要求纸机控制系统结构图控制系统稳速精度达到0.01%。通讯控制方式可以灵活多变地使用PROMS现场总线、工业以太网、QCS,DCS系统，将大大地提高抗干扰性，不受元器件老化和温度漂移的影响。使得运行得到可靠的保证。在某些纸机的压榨、施胶部，存在负荷平衡的问题，都可通过力矩控制的方法，实现几个传动点的负荷均匀分配，以满足纸机控制系统正常工作的需要。根据纸机自动化的特点以及今后技术的发展趋势，我们采用了通讯总线来传递数据(见上图)。也就是说，将主PLC,变频器连接在总线上，通过通讯方式来控制变频器，从而将PLC通往变频器的控制电缆数量降为零。在纸机控制系统结构中，采用该种方式，能够在提高系统的可用性的同时，大大方便了今后的系统维护。.、结束肠西门子6SE70全数字多功能矢量控制高精度交流变频器能够提供高转矩和高动态性能，实现恒转矩或者恒功率调速，可以使普通异步电动机实现无级调速，是纸机系统理想的调速设备。另外，利用USS协通信格式实现PLC与变频器的通信功能，以便我们采用通讯总线将它们联系起来，实现了基于电动机和机械模型控制策略的高水平控制。同时实现了全自动控制大大降低了操作人员的劳动强度，节约了经济成本，取得了良好的经济效益。.考文做:[1J伯时，电力拖动自动控制系统阅，机械工业出版社，北京，2001.[2〕王丹利，赵景辉.可编程序控制器原理与应用[目，西北工业大学出版社，西安，1997.6.[3〕盂彦京，造纸机变频传动原理与设计〔目.映西人民出版社，2002.[4ISIMOVERTMATERDRIVES使用说明书1998.[5ISIMOVERTMATERDRIVES矢盆控制三相交流传动系统电压源型变频调速样本，1998/1999.[6ISIEMENSSIMATICs7300可编程控制器系统手册，2000.1.[7ISIEMEPIS标准驭动产品通信手册2000.匡〕
1 引言
我国的造纸业近几年发展非常迅速，同样，造纸机的传动系统中变频器的应用也越来越广泛，本文就几种造纸传动系统中常用的变频器参数及设置方法作一介绍，供本行业电气人员参考。常用变频器可以从两方面来理解:
(1) 经常使用的变频器是从其应用的广泛性来理解;
(2) 通用性，现在市场上能见到的变频器种类品牌都很多。品牌如abb、富士、西门子等。而每一种品牌又有很多种。例如西门子变频器就有伺服型、通用型、风机泵型。
本文分析几种应用范围较为广泛品牌的通用型变频器在纸机传动中的主要参数及设置方法。
2 造纸机变频器参数设置原则
根据造纸工艺要求，我们已经知道纸机对变频器的一些基本要求，现在绝大多数通用型变频器基本都能满足这些条件。但是如果参数设置不当，也会影响系统的性能，甚至不能正常运行。对于通用型变频器来说，其主要参数和设置可以从以下几个方面来考虑:
2.1 频率信号参数
设定变频器运行频率:通用型变频器可以从以下几个方面来获得运行频率。
(1) 操作面板
在变频器的显示面板上，都有频率增加和频率减少按键，通过它可以改变变频器的运行频率，这是一种数字设定频率的方式，由于这种方式不能在现场实时修改变频器的运行频率，因此，其应用范围受到一定的限制。只能在单电机拖动且不经常修改运行频率的场合中使用。
(2) 模拟端子通用型变频器
模拟端子基本都有电压输入和电流输入两种，电压输入有0~5vdc，0~10vdc，-5~5vdc，-10~10vdc等几种;电流输入基本上有0~20ma和4~20ma两种，可以任意设定其中的一种或多种输入，变频器内部用10位以上的a/d把它转换成数字量。应用这种方式设定变频器的运行频率可以实现外控操作，且在现场可以实时修改，但是众所周知模拟量在传输过程中易受干扰，特别是电压信号，更易受干扰，造成系统运行不稳定，这里建议用电流信号;另外用模拟量设定运行频率，在纸机传动控制系统中还要解决速度同步问题。
研究与应用 化工自动化及仪表，２０１０，３７（２）：７０—７２
Ｃｏｎｔｒｏ１．ａｎｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
几种现场总线协议在造纸机电气传动中的应用
孟彦京，陈卓
（陕西科技大学，西安７１００２１）
摘要：介绍Ｍｏｄｂｕｓ、ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ和ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ三种现场总线通讯协议，结合硬件配置和软件设计详细
地说明了它们在不同的造纸机电气传动控制系统中的应用方法和设计思想，通过实例分析了几种现场总线协
议在造纸机电气传动控制系统中的适用场合及其优势所在。
关键词：现场总线；通讯协议；造纸机；电气传动
中图分类号：ＴＳ７３６文献标识码：Ａ文章编号：１０００—３９３２（２０１０）０２－００７０－０３
１ 引 言
现场总线是一种应用于生产现场，在现场设
备之间、现场设备与控制设备之间实行双向、串
行、多节点数字通信的技术…。它可以把单个分
散的测量控制设备变成网络节点，以现场总线为
纽带，把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成
自控任务的网络系统与控制系统 。在造纸机工
业现场的电气化控制系统中，现场总线的应用尤
为重要，它是实现控制级（ＰＬＣ控制器）与传动级
（变频装置）之间连接的重要桥梁。文章中将详细
介绍Ｍｏｄｂｕｓ、Ｐｒｏｆｉｂｕｓ等几种常用的现场总线在造
纸机电气传动控制系统中的应用。
２ Ｍｏｄｂｕｓ
２．１ Ｍｏｄｂｕｓ协议
Ｍｏｄｂｕｓ协议是应用于ＰＬＣ或其他控制器上的
一种通用语言，此协议定义了一个控制器能识别
使用的消息帧结构，而不管它们是经过何种网络
进行通信的…。它描述了控制器请求访问其他设
备的过程，如何响应来自其他设备的请求，以及怎
样侦测错误并记录。
控制器通信使用主一从技术，即某一主设备
能主动查询，其他从设备根据主设备查询提供的
数据做出响应。主设备可以单独和从设备通信，
也能以广播方式和所有从设备通信。如果单独通
造纸机制作方法
造纸机是一种用于制造纸张的机器。它的制作方法可以分为以下几个步骤：
1. 设计制图
首先，需要设计制图，确定造纸机的结构和尺寸。这个过程需要考虑到纸张的大小、厚度、质量等因素，以及机器的稳定性和耐用性。
2. 制作机架
机架是造纸机的主体部分，需要使用钢材或铝材等材料制作。制作机架的过程包括切割、钻孔、焊接等步骤，需要使用相应的工具和设备。
3. 安装传动系统
传动系统是造纸机的关键部分，它将电动机的动力传递到机架上的滚筒和刀片等部件。传动系统包括电动机、皮带、齿轮等部件，需要按照设计图纸进行安装和调试。
4. 安装滚筒和刀片
滚筒和刀片是造纸机的核心部件，它们负责将纸浆转化为纸张。滚筒需要使用钢管或铝管等材料制作，刀片则需要使用高强度钢材制作。安装滚筒和刀片的过程需要注意安全，避免发生意外。
5. 安装控制系统
控制系统是造纸机的智能部分，它可以控制机器的运行速度、纸张厚度、湿度等参数。控制系统包括传感器、PLC控制器、触摸屏等部件，需要按照设计图纸进行安装和调试。
6. 进行测试和调试
最后，需要对造纸机进行测试和调试，确保它能够正常运行。测试和调试的过程包括检查机器的各个部件是否安装正确、调整传动系统的齿轮和皮带等参数、调整控制系统的参数等。
总之，造纸机的制作方法需要经过多个步骤，需要使用各种工具和设备，需要注意安全和质量。只有经过严格的制作和测试，才能制造出高质量的造纸机。
