【正文】 點數(shù)，據(jù)此構成的比較先進的控制系統(tǒng)。 操作說明 操作系統(tǒng)配有操作 屏，分別設立在控制現(xiàn)場。 1）速度鏈結構設計 速度鏈 [5]結構采用二叉樹數(shù)據(jù)結構算法用于完成傳遞功能。然后根據(jù)二叉樹數(shù)據(jù)結構，確定各結點的上下、左或右編號?？刂破辽显O有功能鍵，可以自由地組態(tài)畫面，設置多個畫面，可以通過畫面的切換動態(tài)地運用文字、數(shù)字、示波器、棒圖等來顯示各分部傳動點的工作狀態(tài)（如啟動 /停止、運行 /爬行、故障、報警、開環(huán) /閉環(huán)等）和運行參數(shù)（如電機的電流、轉矩、分部線速度等），可以對各傳動點實現(xiàn)全部控制功能，具體控制功能如下： a）起動 /停止：用于控制本分部電機的起?？刂疲? b）爬行 /運行：用于低速調(diào)試檢修、正常抄紙切換； c）單動 /聯(lián)動：對于要求負荷分配各傳動點的單動 /聯(lián)動控制； 基于 S7200PLC 文化紙機傳動控制系統(tǒng)硬件設計 21 d）速度微增：用于本傳動點的速度微調(diào)； e）速度微減：用于本傳動點的速度微調(diào)； f）緊紙：用于本傳動點的緊紙調(diào)節(jié)； g）松紙：用于本傳動點的松紙調(diào)節(jié)； h）負荷分配功能：負荷分配點自動實現(xiàn)分配； i）張力設定：用于張力控制點的張力設定。 10% 三相 電源頻率： 4863Hz 輸出頻率： 050Hz 輸出電壓： AC0380V 三相 爬行車速： 30 米 /分 起動轉矩： 200%額 定轉矩 穩(wěn)速精度： 1? 頻率分辨： (3) 工藝要求是系統(tǒng)設計的主要依據(jù)，也是控制系統(tǒng)所需實現(xiàn)的最終目的。逆變器只作輸出頻率控制，它一般也是由 6 個開關元件組成，按脈沖調(diào)制方法工作。用生成 SPWM 波控制逆變器開關器件的通斷，可得到等幅且脈沖寬度按正弦規(guī)律變化的矩形脈沖列輸出電壓。在前述可控硅方波輸出的變頻器中只能采用直流電壓調(diào)整的方法。用它去控制逆變器的開關，使所需要的電壓矢量加到異步電動機的端子的直接控制。和電機學中等效電路不同的是該電路代表的是空間電壓綜合矢量方程，而不是一相電壓的電路方程。 d) 直接轉矩控制強調(diào)得是轉矩的直接控制與效果，它包括兩層意思，即直接控制轉 矩和對轉矩的控制效果。 其主要特點為 a) 直接轉矩控制直接在定子坐標系下分析交流電動機的數(shù)學模型、控制電動機與直流電動機的磁鏈和轉矩。還有調(diào)速范圍也不是變頻器自身所能決定的，很大程度上和電機及負載有關。有些宣傳變頻器的廣告把本應在系統(tǒng)中存在的指標也納入到變頻器的性能中去，這是不正確的。 直流傳動采用的是直流電動機，而直流電動機的主回路功率流入的是轉子，所以散熱比較困難，再加上直流電動機的換向器、減速箱等均為易損件，這就使直流電動機的故障大大高于交流電動機，從而使直流傳動方式的維護工作大大增加，從而影響了紙機的長時間可靠運行。直流傳動由于電機是電壓控制裝置，所以不論產(chǎn)生電壓的控制信號是否為數(shù)字量，到電機端電壓上的只能陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書） 14 是模擬量，這就導致輸出轉速受到電網(wǎng)電壓或任何引起電壓波動的因素干擾。帶定子壓降補償?shù)暮銐侯l比控制特性為 b 線，無補償?shù)臑?a 線。 三 相異步電機定子每相電動勢為 mrfwfE ?11 ? (33) 式中 E1 氣隙磁通在定子每相中感應電動勢有效值； f—— 定子頻率； w—— 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù)； fr1—— 基波繞組因數(shù)； Φ m—— 每相氣隙磁通量。 異步電動機的轉速總是小于其同步轉速，異步電動機的實際轉速可由下式給出： n=n0(1s)=60f(1s)/p （ 32） 式中 n— 電機實際速度； s— 轉差率（同步電動機時， s=0）。只不 過人們習慣上把交流到直流的變換稱為整流，把直流到交流的變換稱為逆變。 基于 S7200PLC 文化紙機傳動控制系統(tǒng)硬件設計 11 3 變頻調(diào)速和直接轉矩控制 變頻調(diào)速 變頻傳動系統(tǒng)的發(fā)展 紙機變頻傳動技術 [4]水平是和變頻器的技術發(fā)展水平緊密相關的，由 80 年代中期變頻調(diào)速技術進入實用化階段以來，變頻調(diào)速紙機系統(tǒng)也在不斷發(fā)展變化，在 90 年代初期，由于變頻器自身及應用水平的局限。 . 6)ACS550技術數(shù)據(jù) 進線 電源：三相供電電壓： U3IN=380? 480V177。電機過熱保護模式一種是基于電機溫度熱模型，另一種是基于電機溫度傳感器元件過溫指示。轉矩控制 – 用于要求對電機進行轉矩控制的場合 4） 標準 I/O 板 OMIO 包括： 178。磁通優(yōu)化 – 依據(jù)實際負載的變化，改變磁通的幅值 3）應用宏 ACS550內(nèi)置了八種標準應用宏： 178。 *維護助手 根據(jù)所選擇的維護基準：千瓦時（ Kwh） /運行時間 /電機旋轉方向，設置預維護功能 178。 ACS550 還預置了八種應用宏，用戶可根據(jù)實際的應用需要選擇不同的應用宏， ACS550 將自動管理輸入輸出和信號處理的配置，其靈活性提供了廣泛應用的可能性。 ACS550 系列變頻器 ACS550 變 頻裝置的組成和功能 ACS550 變頻器安裝于一個拼裝柜內(nèi)，門上裝有控制盤安裝組件及狀態(tài)指示燈，陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書） 8 柜體內(nèi)配置了電源輸入熔斷隔離開關，含快速 ACS550 變頻器安裝于一個拼裝柜內(nèi)，門上裝有控制盤安裝組件及狀態(tài)指示燈，柜體內(nèi)配置了電源輸入熔斷隔離開關，含快速熔斷器，并配有操縱手柄，具有隔離和短路保護雙重功能；同時還配置進線接觸器，控制邏輯回路等所需的設備，以利于系統(tǒng)更安全、可靠的運行柄，具有隔離和短路保護雙重功能；同時還配置進線接 觸器控制邏輯回路等所需的設備 ， 以利 于 系統(tǒng)更安全、可靠的運行 。但控制電路環(huán)節(jié)較多，且沒有引入轉矩的調(diào)節(jié)，所以系統(tǒng)性能沒有得到根本改善。但是，這種功能對于使用者來說需要對變頻器原理和自動控制原理方面的知識進行學習。對于 380V 額定電源，一般二極管反向耐壓值應選 1200V，二極管正向電流為電機額定電流 倍。 變頻器的分類 變頻器的分類方法有多種，按照主電路工作方式分類，可以分為電壓型變頻器和陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書） 6 電流型變頻器；按照開關方式分類，可以分為 PAM 控制變頻器、 PWM 控制變頻器和高載頻 PWM 控制變頻器；按照工作原理分類，可以分為 V/f 控制變頻器、轉差頻率控制變頻器和矢量控制變頻器等；按照用途分類，可以分為通用變頻器、高性能專用變頻器、高頻變頻器、單相變頻器和三相變頻器等。直流中間電路的作用是對整流電路的輸出進行平滑，以保 證逆變電路和控制電路能夠得到質(zhì)量較高的直流電源。它將信號傳給整流器、中間電路和逆變器，同時接受來自這些部分的信號。本課題主要在傳動過程部分進行高精度的速度控制（速度鏈問題），以達到高質(zhì)量的延伸特性。根據(jù)產(chǎn)品的需要，復合造紙機有很多可能的組合形式。當網(wǎng)較為松弛時，負荷分配調(diào)節(jié)有可能造成驅(qū)網(wǎng)輥打滑。小型長網(wǎng)造紙機的生產(chǎn)能力每天只有數(shù)噸大型長網(wǎng)造紙機的日產(chǎn)量可達 500 噸以上。為了保持壓榨毛毯的良好 脫水性能，壓榨上輥配設有毛毯洗滌裝置。濕部包括漿料流送設備、網(wǎng)部和壓榨部；干部包括干燥部、壓光機和卷紙機。 (4)交流變頻分部直接傳動階段。 (2)直流分部傳動階段。目前 我國的造紙企業(yè)約有幾千家，雖然涌現(xiàn)出一批國內(nèi)甚至國際出名的造紙企業(yè)，但絕大多數(shù)企業(yè)由于歷史原因，規(guī)模偏小，技術和裝備落后，生產(chǎn)和管理水平低，環(huán)境污染嚴重，再加上原料結構不合理，以及其他一些客觀因素的影響，紙張產(chǎn)品質(zhì)量差、檔次低，原材料消耗大、成本高，在國內(nèi)外市場上缺乏競爭力。目前，世界發(fā)達國家造紙企業(yè)依靠科技創(chuàng)新，調(diào)整技術結構，優(yōu)化科技資源配置、廣泛使用信息網(wǎng)絡、自動化控制等技術使造紙的技術集成化程度和自動化程度大大提高，制漿、造紙設備也向著大型化、自動化、高效化方向發(fā)展。 變頻調(diào)速技術的推廣應 用在風機水泵等領域取得了顯著的經(jīng)濟效益 ， 在某些機械行業(yè)也發(fā)揮了重要作用 。對于電動機的控制方法運用更為深入。而目前國內(nèi)有很多正在運行的造紙機在這方面則處于劣勢，有必要進行技術改造，而對于造紙機械的廠家也必須迎頭趕上，從設計的源頭進行性能提升。 為了 縮小我國造紙機械的裝備水平，提高我國的造紙機械加工能力和電氣控制的水平，部分引進和消化吸收高新技術并有所創(chuàng)新，逐步提高紙機裝備國產(chǎn)化比例是較現(xiàn)實的道路。 進入 90年代 ， 國內(nèi)一些中小紙廠對紙機變頻調(diào)速由嘗試到廣泛應用 ， 使得這些企業(yè)確實收到了良好的經(jīng)濟效益。 近十幾年以來，隨著我國國民經(jīng)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。并隨著紙機更高功能需求、控制精度、系統(tǒng)可靠性和功能化以及降低運行周 期成本變化而變化。 (3)交流變頻分部傳動階段。該傳動控制方式已經(jīng)被 ABB 公司成功地運用到大型高速紙機的傳動中，使用效果是非常理想的。漿流在網(wǎng)案的胸輥中心線附近上網(wǎng)以后，逐漸地過濾、脫水，形成連續(xù)的濕的紙幅。造紙機的干燥部通常是 由許多用蒸汽從內(nèi)部加熱的烘缸組成。小型紙機只有一個主傳動點，真空伏輥，此類紙機傳動比較容易控制，沒有特殊要求。 圓網(wǎng)造紙機與長網(wǎng)造紙機的組成基本相同，也是由網(wǎng)部、壓榨部、干燥部和卷紙機等組成。 本設計的主要任務 本課題主要對文化紙機硬件傳動控制系統(tǒng)的機械結構及各部分原理的了解和紙機速度鏈、負荷分配等功能實現(xiàn)進行詳細闡述。在紙機的網(wǎng)部等多傳動網(wǎng)控制中需要有靜態(tài)補償控制。將整流電壓變換成直流電流；使脈動的直流電壓變得穩(wěn)定平滑，供逆變器使用。它是利用六個半導體開關器件組成的三相橋式逆變電路，有規(guī)律的控制逆變器中的主開關元器件的通與斷，得到任意頻率的三相交流電輸出。 它由三部分構成，將工頻電源變換為直流功率的 整流器 ，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動的 “平波回路 ”，以及將直流功率變換為交流功率的 “逆變器 ”。例如最初的變頻器電壓和頻率的控制規(guī)律簡稱 V/F 曲線是由設定的電壓 /頻率曲線或圖形來表示和實現(xiàn)的。但是，這種控制方式在低頻時，由于輸出電壓較低，轉矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉矩減小。通過控制轉子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標變換，實現(xiàn)正交或解耦控制。同時 ACS550 內(nèi)部還可以安裝三種類型的可選模塊： I/O 擴展模塊、現(xiàn)場總線適配器、脈沖編碼器接口模塊等。語言的選擇 178。可以按照預先時間改變給定值 178。交變型 – 提供了一種特別的 I/O 配置 178。 6路數(shù)字輸入， + 24V 陜西科技大學畢業(yè)論文（設計說明書） 10 178。可以調(diào)整監(jiān)視極限 (頻率，時間 )，選擇傳動如何動作 (警告顯示 /故障顯示和停止傳動 /不反應 )。 7)應用宏的選擇 所謂應用宏就是根據(jù)變頻器在一些常用的場合中所需的一些功能在出廠時已經(jīng)經(jīng)過預編程的參數(shù)集。而組成 DCS 網(wǎng)絡形成的控制系統(tǒng)和 PLC 工控機等現(xiàn)代技術的引進則是90 年代中期以后。 變頻調(diào)速的原理：當在一臺三相異步電動機的定子繞組上加上三相交流電壓時，該電壓將產(chǎn)生一個旋轉磁場，其速度由定子電壓的頻率所決定。從某種意義上說，變頻器就是一個可以任意改變頻率的交流電源。需要考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況： a）基頻以下調(diào)速：即采用恒定的電動勢。 把基頻以下和基頻以上兩種情況合起來，可得到異步電機的變頻調(diào)速特性，如圖33。因而交流傳動的開環(huán)精度和穩(wěn)定性明顯高于直流傳動。面對交流傳動系統(tǒng)的種種優(yōu)勢，交流傳動系統(tǒng)取代直流傳動系統(tǒng)，成為各類紙機首選的傳動系統(tǒng)，就不難理解了。其次是變頻器，他可以輸出的最大電流及電流的波形等。一般來說穩(wěn)速精度指標越高，調(diào)速范圍就越小。 因此，它所需要的信號處理工作特別簡單，所用的控制信號使觀察者對于交流電動機的物理過程能夠做出直接和明確的判斷。 對轉矩的控制效果，其控制方式是通過轉矩兩點式調(diào)節(jié)器把轉矩檢測值與轉矩給定值作滯環(huán)的比較，把轉矩波動限制在一定的容差范圍內(nèi)，容差的大小，由頻率調(diào) 節(jié)器來控制。因此，直接轉矩控制其實上就是電壓矢量控制再加上轉矩反饋或者說定子磁鏈反饋而組成的一種閉環(huán)電壓矢量控制。 在采樣控制理論中有一個重要結論，即沖量相等而形狀不同的窄脈沖加在具有慣性的環(huán)節(jié)上，其效果基本相同。 SPWM 各脈沖的寬度和間隔可以準確計算出來，按照計算結果控制電路中各開關器件的通斷，就可以得到所需要的 SPWM 波形。 脈寬調(diào)制變頻器，就是在方波輸出的基礎上，使電壓波形變?yōu)橐幌盗忻}沖波。其主回路簡單，只要配上相應的控制電路就可以了。 (6) I/O 點數(shù)和種類根據(jù)工藝要求，設備狀況和控制功能，可以對系統(tǒng)硬件設計形成一個初 步的方案，但要進行詳細設計，則要對系統(tǒng)的 I/O 點數(shù)和種類有一個精確的設計，以便確定系統(tǒng)的規(guī)模擬量，各種電壓電流等級，智能模板要求。緊急停車采用按鈕控 制 ,信號直接送入 PLC和變頻器 ,采用雙重急?？刂?,確保系統(tǒng)得可靠性。 變頻器0變頻器1變頻器2變頻器3變頻器4負荷分配控制器速度鏈速度鏈速度鏈 圖 41 速度鏈結構 陜西科技大學畢業(yè)