PLC在纸机传动控制中的应用

PLC在纸机传动控制中的应用

重点介绍了以PLC为控制单元在造纸机传动系统中的构建、设计及其应用，实现PLC对以变频器为执行单元的传动系统的全数字现场总线控制，完成造纸机各传动点的速度链同步、相关传动点的负荷分配及张力控制要求。
关键词：PLC；变频器；现场总线

在造纸机传动应用的控制领域，随着变频技术、计算机技术以及网络通讯技术的广泛应用，使造纸厂的自动化程度、控制精度、控制速度、系统的稳定性和可靠性提高到了一个新的水平。本文重点说明了西门子公司生产的200PLC在造纸机传动系统中的设计与应用。

1 系统构建

可编程序控制器PLC与变频器构成DCS系统如图1所示。

系统各传动点中的启动、停止、紧急停车和爬行／运行用继电器进行控制，纸机车速增减紧松用PLC进行控制，同时完成多传动速度链控制要求及对负荷分配传动点进行负荷分配控制功能；PLC 对上述几种信号进行采集，经判断运算得电机的运行速度设定值，再由RS一485总线写入变频器成频率信号输出，同时PLC根据开／闭环信号，调各自的处理程序以适应开／闭环的控制要求。

2 PLC硬件设计

图2中我们以14个传动点的纸机进行分析：PLC采用Simens PLC226，由于程序采用了按键循环扫描的方式，从而各传动点的加减紧松的动作控制形成矩阵按键的开关量控制；并且由于在真空压榨部或是施胶部的多点控制中须要进行负荷分配控制，可通过PLC的输入模块端口进行硬件检测判断是否符合负荷分配的条件(如图中I2．0，I2．1，I2．2)；PLC端口0以总线通讯方式与变频器进行串行通讯。

3 PLC 程序设计

PLC程序实现对加减紧松按钮的循环扫描，判断是否有加减紧松动作，并执行相应的功能；

自动检测辨识各传动点处于开／闭环控制，提高系统的稳定性；

速度链选用二叉树型数据结构以适应进行可变多分支速度链控制要求；

通讯出错处理，包括数据出错重发，通讯超时处理，总线故障报警，可自动切除故障点并能在故障消除后自动重发；

负荷分配控制，即要求在需要负荷分配的传动点之间其电机的负载率相同。

主流程图如图3。

4 速度链结构设计

按纸机结构顺序对各传动点进行数字抽象，此编号应与变频器内部地址设为一致。根据二叉树结构，确定各传动结点中的主从关系，在程序中填写链关系寄存器。具体执行如图4(以河南博爱东方纸业5号纸机为例)：该传动点速度给定变频器后，访问位置寄存器，确定链关系寄存器中从动结点号，然后对该结点进行相应的链关系处理，直到该链完全处理为止。

5 负荷分配结构及程序设计

负荷分配的实际工作原理即要求相应的各传动点电机的负载率相等，等效为各电机的转矩电流与其对应额定电流的比值相等。如图4所示，真压上和真压下在传动控制中组成一组负荷分配，须调用负荷分配子程序对主从传动点的主从转矩进行调节，改变调节系数，以改变主从转矩，使负载率相等。

6 结束语

PLC和总线控制在造纸机传动系统中的应用，有效地提高了系统的控制精度，从输入到控制实现数字化操作，解决了现场电磁干扰，简化了系统结构，提高了可靠性。同时运用了现场总线通讯技术，使速度链加减紧松控制量化更精确，负荷分配控制的难题也得以解决，此方案设计曾在河南博爱东方纸业、陕西扶风造纸厂、河南许昌造纸厂应用，效果良好，运行稳定，带来较大的经济效益。