基于Profibus DP的紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
傳動(dòng)系統(tǒng)第二級(jí)為PLC控制系統(tǒng),PLC采用西門子公司大型S7-400CPU為414-2DP,操作控制選用西門子OP270操作屏。S7-400與變頻器、OP270操作屏以及S7-200輔助PLC組成PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò),完成整個(gè)紙機(jī)操作控制。
傳動(dòng)系統(tǒng)第三級(jí)為上位優(yōu)化控制系統(tǒng),采用DELL公司工業(yè)控制計(jì)算機(jī),用于整個(gè)紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控。上位機(jī)采用西門子組態(tài)軟件WINCC,可以通過工業(yè)以太網(wǎng)與QCS上位機(jī)、DCS上位機(jī)、車間管理級(jí)、廠級(jí)管理級(jí)等聯(lián)網(wǎng)控制,實(shí)現(xiàn)紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)化控制和自動(dòng)控制。
三、控制系統(tǒng)完成的功能
在紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)中,根據(jù)工藝要求需要實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)主要的控制。
1.速度鏈控制
速度鏈結(jié)構(gòu)采用二叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法,先對(duì)各傳動(dòng)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象,確定速度鏈中各傳動(dòng)點(diǎn)的編號(hào),此編號(hào)應(yīng)與傳動(dòng)單元(本系統(tǒng)為逆變器)中設(shè)定的地址一致。即任一傳動(dòng)點(diǎn)由三個(gè)數(shù)據(jù)("父子兄"或"父子弟")確定其在速度鏈中的位置,填入位置寄存器相應(yīng)的數(shù)值,從而構(gòu)成整個(gè)速度鏈結(jié)構(gòu)。
算法設(shè)計(jì):
圖(三)速度鏈控制結(jié)構(gòu)示意
如圖(三)所示我們把紙機(jī)第一分部點(diǎn)作為速度鏈中的主節(jié)點(diǎn),即它的給定速度就決定整個(gè)紙機(jī)的工作車速,調(diào)節(jié)其給定速度就調(diào)節(jié)了整個(gè)紙機(jī)車速。在PLC內(nèi),我們檢測(cè)到車速調(diào)節(jié)信號(hào)則改變車速單元值,1點(diǎn)處的速度就為第一臺(tái)變頻器的運(yùn)行速度設(shè)定值,將其送第一臺(tái)變頻器執(zhí)行,并送給第二臺(tái)計(jì)算。第一分部的速度值乘以第二分部的變比b1/a則為第二臺(tái)變頻器的給定值。若第二分部速度不滿足運(yùn)行要求,說明第二分部變比不合適,可通過操作第二分部的加速、減速按鈕實(shí)現(xiàn),PLC檢測(cè)到按鈕信號(hào)后調(diào)節(jié)b1即調(diào)整了變比,使其適應(yīng)生產(chǎn)要求。相當(dāng)于在PLC內(nèi)部有一個(gè)高精度的齒輪變速箱,可以任意無級(jí)調(diào)速。若正常生產(chǎn)中變比合適,某種原因需要用緊紙、松紙時(shí),按下該分部緊紙、松紙按鈕,PLC將對(duì)應(yīng)在速度鏈上附加一正或負(fù)的偏移量則實(shí)現(xiàn)緊紙、松紙功能。圖中2點(diǎn)就包含了調(diào)速和緊紙、松紙等操作指令的速度值,將它送給第二臺(tái)變頻器執(zhí)行,同時(shí)送下一級(jí)計(jì)算。依此類推,構(gòu)成速度鏈控制系統(tǒng)。速度鏈的分支設(shè)計(jì)采用父子算法,可以構(gòu)成任意分支的速度鏈結(jié)構(gòu)。
本速度鏈的設(shè)計(jì)不僅只是為實(shí)現(xiàn)紙機(jī)傳動(dòng)控制要求,而且為后續(xù)的計(jì)算機(jī)優(yōu)化控制提供了可能。在PLC內(nèi)部有非常精確的傳動(dòng)變比,我們?cè)O(shè)計(jì)為精度為0.001%,通過設(shè)定參數(shù)可以做到更高。這樣有精確的傳動(dòng)變比上位計(jì)算機(jī)可以精確地記憶紙機(jī)傳動(dòng)過程參數(shù),當(dāng)需要更換品種或車速時(shí),上位計(jì)算機(jī)可以準(zhǔn)確地將紙機(jī)運(yùn)行參數(shù)傳入到PLC,由PLC執(zhí)行,將紙機(jī)調(diào)整到當(dāng)前工作狀態(tài)。
2.負(fù)荷分配控制
在紙機(jī)傳動(dòng)控制過程中經(jīng)常遇到由幾臺(tái)電機(jī)同時(shí)拖動(dòng)同一負(fù)載的情況。例如壓榨部?jī)奢亯赫?,上下傳?dòng)輥都有自己的傳動(dòng)電機(jī),通過加壓同步運(yùn)行。所以類似這樣的傳動(dòng)只有電動(dòng)機(jī)速度同步并不能滿足實(shí)際系統(tǒng)的工作要求,實(shí)際系統(tǒng)還要求各傳動(dòng)點(diǎn)電機(jī)負(fù)載率相同,否則會(huì)造成一個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)由于過載而過流,另一傳動(dòng)點(diǎn)則由于被拖動(dòng)而過壓,由此可能造成傳動(dòng)單元報(bào)警甚至停機(jī),影響生產(chǎn)。因此這兩個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)之間需要進(jìn)行負(fù)荷分配控制。
負(fù)荷分配原理:在多電機(jī)傳動(dòng)過程中要求各傳動(dòng)點(diǎn)電機(jī)負(fù)載率相同,即δ=Pi/Pie相同(Pi為i電機(jī)所承擔(dān)負(fù)載功率,Pie為電機(jī)額定功率)。而且在負(fù)荷分配調(diào)節(jié)過程中不能影響其它各分部的速度。所以我們采用速度鏈主鏈與子鏈相結(jié)合的設(shè)計(jì)方法。
評(píng)論