２０１０年第４期・

电气时代

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电气传动

产品与技术

PRODUCT & TECHNOLOGY

１５～３０　ｍ／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，必要的显示功

能，如线速度、电流、运行及故障信号等。相关联

的分部具有单动、联动功能。

７）　纸机传动控制系统，应具有良好接口能力，

可与ＱＣＳ控制、蒸汽控制等子系统且上联上位工控

机及工厂管理级计算机。

纸机控制系统结构

设计选型原则是：优化设计，程序通用化，界

面美观化，使整个控制系统稳定性好，可靠性高，鲁

棒性强。

纸机控制系统结构图如图１所示。该控制系统采

用交流变频分部传动控制，三级控制方式。第一级

为驱动级，变频器采用台达公司ＶＦＤ－Ｂ系列高功

能，向量型交流变频器，由闭环控制编码器反馈板，

组成闭环控制系统。第二级为ＰＬＣ控制系统，采用

西门子Ｓ７－３００　ＰＬＣ，Ｓ７－３００与变频器组成ＲＳ４８５

总线控制网络，

通信速率最高可达１９．２　Ｋｂｉｔ／ｓ，

并完

成自动卷取及辅助部分的机电一体化功能；第三级

为上位控制系统，采用ＤＥＬＬ公司工控机，用于纸

机传动系统状态监控，实现整个纸机自动控制。并

可通过工业以太网与ＱＣＳ系统、ＤＣＳ系统、厂级管

理级等联网，实现纸机控制系统优化控制。

纸机电气传动控制系统的设计

１．　系统硬件选型

硬件选择依据系统的控制精度、通信速度、响

应时间、高性价比、高可靠性的原则，选用ＳＩＥＭＥＮＳ

Ｓ７　３１４ＰＬＣ、ＣＰ３４０通信处理器，作为系统主控单元，

控制整个系统。上位机选用ＤＥＬＬ工控机，配置为

“ＰＩＶ２．０Ｇ／２１”

，用于纸机传动系统状态监控。

变频器选用台达公司的ＶＦＤ－Ｂ系列高功能，

向量型变频器，台达Ｂ系列新一代向量控制型变频

器，具有功能齐全，调速精度高，稳定性好及可应

用范围广等特点。可广泛应用于产业机械、工厂过

程控制自动化、建筑、石化、冶金、钢铁、能源、电

力、楼宇、环保等行业。其主要特点有：控制，向

量控制模式；内置ＰＩＤ功能及ＰＩＤ　ｄｉｓａｂｌｅ功能；ＰＧ

速度闭环精确速度控制；自动侦测功能；摆频功能；

飞速起动，速度追踪功能；主、辅频率及比例加法

运算选择功能；１５段速及自动程序运转；内置ＤＣ

Ｒｅａｃｔｏｒ；计数器，电动机累计运行时间；散热风扇

动作模式设定；简易定位控制；风机／泵控制等；节

能运转；ＲＳ４８５通信接口，支持Ｍｏｄｂｕｓ协议等。

总之，台达系列高性能变频器的精巧设计可较

理想地满足该机的高传动性能的需要。该纸机由３０

个传动点构成，变频器所实现的调速功能由ＰＬＣ通

过通信指令控制，所以每台变频器从自身来讲功能

基本相同，为提高控制精度，采用编码器反馈构成

闭环控制。

２．　系统的软件设计与功能实现

程序按模块化结构设计，各种功能以子程序结

构适时调用实现；程序采用循环扫描方式对速度链

上的传动点进行处理，提高程序执行效率；程序设

计通用性强，并具有必要的保护功能和一定的智能

性。主程序的流程如图２示。

（１）　速度链设计

１）　速度链结构设计。速度链结构采用二叉树数

据结构，先对各传动点进行数学抽象，确定速度链

中各传动点编号，此编号应与变频器设定的地址一

致。即任一传动点由３个数据（“父子兄”或“父子

弟”

）确定其在速度链中的位置，填入位置寄存器相

应的数值。由此可构成满足该机正常工作需要的速

度链结构。

２）　算法设计。速度链的设计采用了调节变压比

的控制方法实现速度链功能，把压榨作为速度链中

的主节点，该点速度即纸机的工作车速，调节其速

度即调节整机车速。其他各分部点的速度由该点车

速乘以相应的变压比得到。由ＰＬＣ检测其他分部车

速调节信号，通过操作该部增、减按钮的操作改变

其速比，则改变相应分部的车速。

图１　　控制系统结构图

上位机

操作屏

ＭＰＩ电缆

ＰＬＣ

变
频
器

１

变
频
器

２

变
频
器

３

变
频
器

４

Ｍｏｄｂｕｓ总线