【正文】 目 錄 中文摘要 ........................................... 錯誤 !未定義書簽。 英文摘要 ........................................... 錯誤 !未定義書簽。 1 緒 論 .......................................................... 3 造紙機控制系統(tǒng)設計目的與意義 ............................... 3 造紙機控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀 ................................... 3 本文的主要內容 ............................................. 4 2 造紙機控制系統(tǒng) .................................................. 5 造紙機控制系統(tǒng)要求 ......................................... 5 造紙機控制系統(tǒng)的方案 ....................................... 6 3 控制系統(tǒng)的硬件電路設計 .......................................... 7 硬件系統(tǒng)組成 ............................................... 7 硬件電路主要器件 ...................................... 7 硬件電路的工作原理 .................................... 8 ............................................. 12 ................................... 12 PLC 與變頻器連接的硬件電路 ........................... 14 PLC 的模塊電路 ...................................... 16 4 系統(tǒng)軟件設計 ................................................... 20 系統(tǒng)軟件設計的介紹 ........................................ 20 Step7 軟件內容 ....................................... 20 添加通訊適配器 ....................................... 20 系統(tǒng)硬件組態(tài)與軟件編程 .................................... 20 系統(tǒng)硬件組態(tài) ......................................... 20 軟件流程圖 ........................................... 21 PLC 的軟件編程 ....................................... 22 結 論 ............................................................. 25 謝 辭 ............................................................. 26 參考文獻 .......................................................... 27 附錄 1：系統(tǒng)控制原理圖 ............................................ 28 附錄 2： PLC原理圖 ................................................. 29 1 基于 PLC 的造紙機控制系統(tǒng)的設計 摘 要： 造紙業(yè)是與社會文明和經濟發(fā)展息息相關的基礎原材料產業(yè) ,目前國內造紙業(yè)自動化水 平與國外存在著一定差距，因此造紙 系統(tǒng)的設計對造紙業(yè)來說至關重要。 本文設計了一套 基于 PLC的造紙機控制系統(tǒng)， 系統(tǒng) 以 S7300 PLC作為控制核心 ， 以 ABB變頻器 作 為驅動單元，三相交流 電機作為執(zhí)行單元 ,由 PLC通過 ProfibusDP網(wǎng)絡與變頻器 之間 的 通信 完 成各 傳動點的啟動、停止、加 速、減速、緊紙 等 操作 。 論文 介紹了 國內外造紙行業(yè)的發(fā)展歷程，根據(jù)造紙機的控制要求確定了系統(tǒng)的控制方案；設計了控制系統(tǒng)的 硬件 電路圖 ，介紹了其工作原理，并進行了元器件的選型；基于編程軟件 Step7完成了系統(tǒng)的硬件組態(tài)以及控制程序的編寫。 本 文 設計的 基于 PLC 的造紙機控制系統(tǒng)，結構簡單 ，成本低 ，控制方 便 。 關鍵詞 ： 造紙機， 變頻器 ， 通訊控制 ， 組態(tài)， ProfibusDP 2 Design of Paper Machine Control System Based on PLC Abstract： Paper industry is a basic raw material industry which closely linked with the social civilization an economic development. At present, there is a certain gap in automation level between domestic paper industries and abroad. So design of papermaking system is crucial to the paper industry. There is a paper machine control system based on PLC has been designed in this paper. In the system, we use the S7300 PLC as the control core, the ABB converter as drive unit, threephase AC motor as execution unit. By PLC through the munication between ProfibusDP work and inverter to plete every transmission point start, stop, acceleration, deceleration, tight etc. And the development process of domestic and international paper industry also introduced in this paper, papermaking machine according to the system control requirements to determine the control scheme. The design of hardware circuit diagram of the control system, introduces its working principle, and the selection of the ponents, programming software based on Step7 and pleted the system’s hardware configuration and control program. the design of the control system of paper machine based on PLC in this paper has advantages of simple structure, low cost, convenient control. Keywords ： Paper machine, inverter, the munication control, configuration, ProfbusDP 3 1 緒 論 造紙機控制系統(tǒng)設計 目的 與意義 本次課題主要研究 的是 基于 PLC的 造紙機控制系統(tǒng)的設計 。通過對 造紙機 控制 系統(tǒng)的研究 與設計 ， 我 可以 了解 造紙 機傳動的工藝 要求、 各個傳動點的交流電機具體工作情況，系統(tǒng)硬件參數(shù)選擇的依據(jù)，以及 交流變頻調速系統(tǒng)在 造 紙機傳動控制系統(tǒng) 中的應用。同時掌握 PLC 與變頻器的控制方式，軟硬件的配合調節(jié)交流電機的轉速， 培養(yǎng)我個人對知識的理解和使用，理論與實 際結合 以及對于處理細節(jié)問題方面 的能力。 目前，我國造紙業(yè)存在許多問題，諸如造紙技術設備陳舊、水平落后、現(xiàn)代技術含量低等等。本課題的設計，可以在一定程度上改善這些問題，提高 造紙機械的裝備水平， 加強 造紙機械加工能力和電氣控制的 能力 。 同時，就我個人而言，對本課題的設計 可以培養(yǎng)自己分析與解決問題的能力，同時也能對工業(yè)生產中運用到的如：電動機、變頻器、 PLC、通訊技術、現(xiàn)場總線、操作屏等有更深一步的理解， 對于電動機的控制方法 及 運用 了解的 更為深入。 造紙 機控制 系統(tǒng) 的 研究現(xiàn)狀 隨著人們對紙和紙板及其制品品種多樣化 的要求和消費量日益增長 , 造紙工業(yè)面臨的主要問題仍是纖維原料的來源 , 節(jié)約能源 ,降低污染 , 設備的大型化、高速化、自動化等 [1]。造紙工業(yè)只有在解決這些問題的過程中才能得到發(fā)展 , 制漿技術和造紙技術的進步也無不緊緊圍繞上述問題而發(fā)展著 。目前，我國造紙工業(yè)的特點是： 產業(yè)結構不合理、產業(yè)集中于勞動力密集型 、 技術密集型 、 產品明顯落后于發(fā)達工業(yè)國家 、生產要素決定性作用正在削弱 、 產業(yè)能源消耗大、產出率低、環(huán)境污染嚴重、對自然資源破壞力大 、 企業(yè)總體規(guī)模偏小、技術創(chuàng)新能力薄弱、管理水平落后等。 近十幾年以來，隨著我國國民經 濟的不斷發(fā)展和人民生活水平的日益提高，我國造紙工業(yè)也取得了快速的發(fā)展。我國造紙工業(yè)國際化、集中化、專業(yè)化的格局已初步形成，而且國內許多造紙企業(yè)引進了很多國外先進的技術裝備，國內許多大的造紙企業(yè)已經完全與國際接軌。這都是我國造紙工業(yè)國際化的趨勢。各個造紙企業(yè)都在向生產名牌專業(yè)產品而努力。但是從世界范圍看， 早期 是 基于經驗的應用常規(guī)調節(jié)儀表的簡單控制階段 ，但由于 紙機傳動在生產中的特殊重要地位 ,如今造 紙機電氣傳動控制的一般配置由PLC 控制單元、變頻器單元等組成 [2]， 現(xiàn)在 則是越來越多 的基于 PLC 等穩(wěn)定可靠先進 4 控制器 的控制系統(tǒng)，造紙工業(yè)正在飛速發(fā) 展，在歐美等發(fā)達工業(yè)國家，車速更快的高速造紙機已在大量推廣使用 [3]。 因此全面提升我國造紙行業(yè)整體的管理、裝備和自動化水平，使我國造紙行業(yè)進入低污染、低消耗、高效益的強國之列。 本文 的 主要 內容 本 文 設計的 基于 PLC的 造紙機控制系統(tǒng) 共有 網(wǎng)部、真空、主壓、大缸、一烘、二烘、壓光、卷取 八個傳動點需要控制 ，其控制方案是 以 S7300 PLC 作為系統(tǒng)的控制中心，ABB 變頻器為驅動單元， 三相交流 電機作為執(zhí)行單元， 同時由 PLC 通過 ProfibusDP 網(wǎng)絡與變頻器之間的通信完成各傳 動點的啟動、停止、加速、減速、緊紙操作。 依據(jù)該控制方案，本文主要工作如下： （ 1） 造紙機控制系統(tǒng)的控制要求以及控制方案，主要是利用 S7300PLC 與 ABB變頻器之間的通訊控制，完成對傳動點電機的各項操作。 （ 2） 系統(tǒng)硬件電路 的 介紹，包括硬件電路 圖的工作原理以及圖 中的 變頻器、傳動電機、 SIMATIC S7 PLC 等的 選型、原理 。 （ 3） 系統(tǒng)軟件的設計，在 Step7 環(huán)境下的的硬件組態(tài)，符號表的編輯，數(shù)據(jù)模塊的編寫，傳動控制模塊程序的編寫等。 最后是對本文設計的造紙機控制系統(tǒng)做了一個總結。 5 2 造紙機控制系 統(tǒng) 造紙機控制系統(tǒng)要求 傳統(tǒng)的造紙機的主要傳動點分別為：真空伏輥、驅網(wǎng)輥、導網(wǎng)輥、真空吸移輥、毛毯壓榨、傳遞壓榨、烘缸、壓光機和卷紙機等。根據(jù)造紙機型號與傳動速度不同，其傳動點個數(shù)有多有少。本文設計的造紙機控制系統(tǒng)所需控制的傳動點主要由網(wǎng)部、真空、主壓、大缸、一烘、二烘、壓光、卷取。要求控制各傳動點的轉速使得生產的紙質平滑無褶皺，同時對于傳動點的啟動、停止、爬行、加速、減速等操作做到同步控制，避免造成生產的紙質不符合要求。 造紙及工藝流程圖如圖 所示。 表 八個傳動點參數(shù) 傳動點序號 傳動點名稱 傳動點功率 1 網(wǎng)部