【正文】 段、計算機(jī)集中式數(shù)字控制系統(tǒng)階段、集散式控制系統(tǒng)階段和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)階段[4]。主要控制方法是以S7300 PLC作為系統(tǒng)的控制中心，ABB 變頻器為驅(qū)動單元，三相交流電機(jī)作為執(zhí)行單元，同時由PLC通過ProfibusDP網(wǎng)絡(luò)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。在Step7 。 系統(tǒng)控制方案圖3 控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計 硬件系統(tǒng)組成 硬件電路主要器件本次設(shè)計的基于PLC的造紙機(jī)控制系統(tǒng)包括八個傳動點，每個傳動點采用變頻器控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)傳動點的啟動、停止、增速、減速、爬行操作。設(shè)計中涉及到的主要硬件包括變頻器，PLC，三相交流變頻電機(jī)，電源模塊。變頻器：變頻器包涵控制電路、整流器、中間電路、逆變器。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；逆變器產(chǎn)生電動機(jī)電壓的頻率，逆變電路將直流電再逆變?yōu)榻涣麟?。輸入輸出模塊用來連接外圍設(shè)備，接受外圍信號并轉(zhuǎn)換成CPU可處理信號，然后輸出；中央處理單元用來處理接收的信號，包括微處理器，系統(tǒng)程序存儲器和用戶存儲器；編程器用來完成人機(jī)對話；電源不見則用來給PLC各模塊供電。SIMATIC S7系列PLC是德國西門子公司在S5系列PLC基礎(chǔ)上于1995年陸續(xù)推出的性能價格比較高的PLC系統(tǒng)，其中，微型的有SIMATIC S7200系列，最小配置為8DI/6DO，可擴(kuò)展2到7個模塊，最大I/O點數(shù)為64DI/DO、12AI/4AO；中小型的有SIMATIC S7300系列；中高檔的有S7400系列。三相交流電機(jī)：三相異步電動機(jī)要旋轉(zhuǎn)起來的先決條件是具有一個旋轉(zhuǎn)磁場，三相異步電動機(jī)的定子繞組就是用來產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的。電流每變化一個周期，旋轉(zhuǎn)磁場在空間旋轉(zhuǎn)一周，即旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度與電流的變化是同步的。根據(jù)此式我們知道，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與磁極數(shù)和使用電源的頻率有關(guān)，為此，控制交流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速有兩種方法：改變磁極法；變頻法。 硬件電路的工作原理本次設(shè)計的基于PLC的造紙機(jī)控制系統(tǒng)，運用變頻器三相異步交流變頻電機(jī)?，F(xiàn)場總線技術(shù)：現(xiàn)場總線作為計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、儀表技術(shù)以及控制技術(shù)高度集成與綜合的產(chǎn)物,已成為當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點之一。在眾多現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)中,過程現(xiàn)場總線(PROFIBUS)以其國際化、開放式,高靈活性與高可靠性等優(yōu)勢,在過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)即PPO消息類型，包括參數(shù)值PKW及過程數(shù)據(jù)PZD，ABB ACS550系列變頻器共有五種PPO類型可供選擇?？刂谱郑≒KW）是變頻器運行時要定義的參數(shù)，如啟動信號、給定頻率等；過程數(shù)據(jù)（PZD）是變頻器運行過程中要返回給PLC的一些參數(shù)，如頻率給定值、速度反饋值、電流反饋值等。通過網(wǎng)絡(luò)通訊來控制變頻器的起停與非網(wǎng)絡(luò)控制方式有所不同，非網(wǎng)絡(luò)控制變頻器起停只需要一個啟動或停止命令即可，而用網(wǎng)絡(luò)控制時需要先后發(fā)送兩個控制命令，第一個為變頻器的“準(zhǔn)備信號”，收到這個信號變頻器便處于“軟合閘”等待狀態(tài)，并不運行；第二個命令為啟動信號，收到這個命令后變頻器才會按照給定的頻率開始運行。例如需要變頻器運行于25HZ,給定值應(yīng)為10000；需要變頻器運行于35HZ,給定值應(yīng)為14000；需要變頻器運行于50HZ,給定值應(yīng)為20000。3）PZD狀態(tài)字則是非固定的，需要自己定義，PZD狀態(tài)字可以反映出變頻器的：本地/遠(yuǎn)程模式、變頻器的當(dāng)前電流、變頻器的輸出電壓、變頻器的連續(xù)運行時間、電機(jī)的實際轉(zhuǎn)速（R/MIN）等等實際運行參數(shù)，需要什么參數(shù)就定義什么參數(shù)，通過PLC程序中調(diào)用SFC14讀回即可，非常靈活。在一臺三相異步電動機(jī)的定子繞組上加上三相交流電壓，該電壓將產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，其速度由定子電壓的頻率所決定。當(dāng)將三相異步電動機(jī)繞組的任意兩相進(jìn)行交換時，所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場的方向?qū)l(fā)生改變。異步電動機(jī)定子磁場的轉(zhuǎn)速被稱為異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，其同步轉(zhuǎn)速由電動機(jī)的磁極對數(shù)和電源頻率所決定： （31）其中 ——電機(jī)同步轉(zhuǎn)速； —供電電源頻率（Hz）； —電機(jī)定子磁極對數(shù)。由式（32）可知，改變參數(shù)f和s中的任意一個就可以改變電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，即對異步電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制。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。磁通太弱，沒有充分利用電機(jī)的磁心，是一種浪費；若要增大磁通，又會使磁通飽和，從而導(dǎo)致過大的勵磁電流，嚴(yán)重時會因為繞組過熱而損壞電機(jī)。在交流異步電機(jī)中，磁通是定子和轉(zhuǎn)子合成產(chǎn)生的。由公式可知。需要考慮基頻（額定頻率）以下和基頻以上兩種情況：基頻以下調(diào)速：即采用恒定的電動勢。然而繞組中的感應(yīng)電動勢是難以控制的，但電動勢較高時，可以忽略定子繞組的漏磁阻抗壓降，而認(rèn)為定子相電壓 ，則得 常值。這時,可以人為的把電壓U抬高一些，以便近似的補(bǔ)償定子壓降。 端子相電壓 頻率 基頻以下調(diào)速恒壓頻比控制特性基頻以上調(diào)速：在基頻以上調(diào)速時，頻率可以從 往上增加，但電壓 與頻率成反比的降低，相當(dāng)于直流電機(jī)弱磁升速的情況。如果電動機(jī)在不同的轉(zhuǎn)速下都具有額定電流，則電動機(jī)都能在溫升容許的條件下長期運行，這時轉(zhuǎn)矩基本上隨磁通變化。恒功率調(diào)速時，負(fù)載可以獲得成千成百倍的力矩或動力[9]！。變頻器是變頻調(diào)速的核心，也是構(gòu)成大型復(fù)雜傳動系統(tǒng)的基本單元，實際上就是把固定電壓，固定頻率的交流變換成可調(diào)電壓和頻率的交流電的變換器。只不過人們習(xí)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。原理圖如圖24所示。H01為系統(tǒng)的電源指示燈。H02與H03分別是電機(jī)運行與停止的指示燈。風(fēng)扇電機(jī)用來給傳動點驅(qū)動電機(jī)散熱，保證驅(qū)動電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下?lián)碛邢嗤纳嵝Ч? 控制系統(tǒng)原理圖本部分采用的是變頻調(diào)速，利用變頻器控制三相交流變頻電機(jī)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)控。ABB ACS550變頻器：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(guān)，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(guān)，含快速熔斷器，并配有操縱手柄，具有隔離和短路保護(hù)雙重功能；同時還配置進(jìn)線接觸器，控制邏輯回路等所需的設(shè)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(hù)雙重功能；同時還配置進(jìn)線接觸器控制邏輯回路等所需的設(shè)備，以利于系統(tǒng)更安全、可靠的運行。并且在變頻器內(nèi)部設(shè)置了直流擺式電抗器（）或進(jìn)線電抗器(45KW110KW)，從而有效地抑制了高次諧波對電網(wǎng)的影響；ACS550緊湊型的設(shè)計已經(jīng)標(biāo)配了適用于第一及第二環(huán)境的RFI濾波器，而無需任何額外的外部濾波器就可滿足EMC標(biāo)準(zhǔn)；ACS550還內(nèi)置了使用RS485協(xié)議的Modbus接口，可以很方便地與PLC或計算機(jī)通訊。在大多數(shù)應(yīng)用中，ACS550所具有的磁通制動功能可以滿足系統(tǒng)快速停車的應(yīng)用需要；如果系統(tǒng)需要頻繁起制動或長時間制動，ACS550也可內(nèi)置制動斬波器（可選）和制動電阻以實現(xiàn)有效的制動功率。斷路器F01：作用是用來進(jìn)行電能的分配，給變頻器配電，將變頻器與交流母線進(jìn)行接通與切斷。在本控制系統(tǒng)中交流母線的三相電通過斷路器F01配送給變頻器供變頻器工作和電量控制轉(zhuǎn)換。風(fēng)扇電機(jī)：用于傳動點拖動的電機(jī)降溫的，防止電動機(jī)因工作功率過高產(chǎn)生熱量過多不能及時散掉而燒壞電機(jī)。在本系統(tǒng)中，電機(jī)的功率較大，本身風(fēng)扇不能滿足散熱要求，所以借助外部風(fēng)機(jī)來幫助散熱。不少電機(jī)的速度控制都采用并行同步控制方式，即將每個傳動點的電動機(jī)都作為一個獨立地速度控制對象來對待，這樣就可以通過控制每個獨立子系統(tǒng)的電動機(jī)速度，使每個電動機(jī)都工作在自己的設(shè)定速度上，彼此不相互影響，各自速