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电气时代

・２０１０年第４期

电气传动

产品与技术

PRODUCT & TECHNOLOGY

（２）　负荷分配设计

该纸机传动结构上有柔性联结的传动点，烘缸

部和压榨部。它们之间不仅要求速度同步还需要负

载率均衡，否则会造成一个传动点由于过载而过

流，而另一传动点则由于被带动而过压，影响正常

抄纸，甚至可能撕坏毛布，损坏变频器、机械设备。

因此这两个传动部分的传动点之间需要负荷分配自

动控制。

负荷分配工作原理：假设Ｐ

１ｅ

、Ｐ

２ｅ

为两台电动机

额定功率，Ｐ

ｅ

为额定总负载功率

Ｐ

ｅ

＝Ｐ

１ｅ

＋Ｐ

２ｅ

式中　　　　Ｐ——实际总负载功率；

　　　Ｐ

１

、Ｐ

２

——电动机实际负载功率。

则

Ｐ＝Ｐ

１

＋Ｐ

２

系统工作要求

Ｐ

１

＝Ｐ・Ｐ

１ｅ

／Ｐ

ｅ

Ｐ

２

＝Ｐ・Ｐ

２ｅ

／Ｐ

ｅ

两个值相差≤ ３％。

由于电动机功率是一控制间接量。实际控制以

电动机定子转矩代替电动机功率进行计算。

ＰＬＣ采样各分部电动机的转矩，计算每一组

的总负荷转矩，根据总负荷转矩计算负载平衡时

的期望转矩值。计算平均负荷转矩方法如下公式

所示。

式中　　　　Ｍ

Ｌ１

、Ｍ

Ｌ２

——压榨、烘缸电动机实际输出

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　转矩；

　　　　　　　　　Ｐ

ｅ１

、

Ｐ

ｅ２

——压榨、烘缸台电动机额定

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　功率；

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｍ——负荷平均期望转矩。

ＰＬＣ通过Ｍｏｄｂｕｓ总线得到电动机转矩，利用

上述原理再施以ＰＩＤ算法，调节变频器的输出，使

两电动机转矩百分比一致。即完成负荷自动分配的

目标。

设置最大限幅值，如果负荷偏差超过该设定

值，要停机处理，以防机械、电气损害。负荷分配

控制实现的前提是合理的速度链结构，使负荷分配

的传动点组处于子链结构上，该部负荷调整时，不

影响其他的传动点，因此速度链结构是采用主链与

子链相结合的形式。

３．　系统网络组态与通信

本系统通过ＳＴＥＰ７软件实现网络组态，用

ＳＴＥＰ７创建一个项目，先选择ＰＬＣ的类型，并添加

ＭＰＩ总线、操作屏、工控机，并为变频器分配网络

地址。

在该系统中上位机、ＰＬＣ属于第一类主站

（ＤＰＭ１），主要完成总线通信控制和管理。操作屏属

于第二类主站，主要完成各站点的数据读写、系统

配置、故障诊断等。操作屏用ＳＩＥＭＥＮＳ的ＰｒｏＴｏｏｌ

软件设计，上位机采用ＳＩＥＭＥＮＳ的Ｗｉｎ　ＣＣ软件设

计，实现上位机对整机系统的实时监控。

上位机与ＰＬＣ之间通用ＭＰＩ电缆通信。网络

采用ＲＳ４８５传输技术，使用专用屏蔽双绞线。ＰＬＣ

与操作屏间是通过数据影像实现实时通信。主站

与从站间采用循环查询方式，完成对变频器的读

写操作。

４．　辅助控制的机、电、液一体化设计

辅助部分的机、电、液一体化、联锁及保护、卷

纸机自动换卷控制、稀油站润滑系统等辅助电气系

统协调工作，以保证系统正常运行和设备安全。

结束语

该纸机控制系统在某造纸厂经一年多的实际运

行验证，系统的稳速精度、动态响应、负荷分配效

果、纸页质量、系统稳定性、可靠性等指标都得到

了用户的肯定。

(收稿日期：2010.01.29)

Ｐ

ｅ１

Ｍ

Ｌ１

＋Ｐ

ｅ２

Ｍ

Ｌ２

Ｐ

ｅ１

＋Ｐ

ｅ２

Ｍ＝

图２　　主程序流程图

初始化

扫描按键

按键信号

加减程序

Ｙ

Ｎ

计算速比

速度链

紧纸信号

Ｙ

紧纸程序

负荷分配

信号

负荷分配

校验程序

Ｎ

Ｙ

Ｎ