西门子S7-1200的设计与应用 第2讲 造纸生产线的速度自动控制.docx

Column专栏

[变频器与PLC]

西门子S7-1200的设计与应用

第2讲造纸生产线的速度自动控制

SpeedControlinthePaperProductionLine

浙江工商职业技术学院李方园

摘要：PLC的扩展模块是分输出模块和输入模块的，在PLC主机的输入或输出点不够用的情况下就要用到扩展模块，主要是扩展PLC的输出或输入点数的。本案例中，通过选用合理的I/O模块，完成了造纸机的复杂速度控制。

关键词：PLC;造纸机；速度控制

Abstract:PLCexpansionmodulesincludetheoutputmodulesandtheinputmodule.InthecaseofthehostPLCnotenoughfortheinputoroutputpoints,theextensionmodulesshouldbeusedwithwhichprimarilytoexpandthePLCsoutputorinputpoints.Inthispaper,byselectingareasonableI/Omodules,thepapermachinespeedcontrolcanbecompleted.

Keywords:PLC;PaperMachine;Speedcontrol

1造纸生产线概述

图1所示为造纸生产线，其自动化控制突出地表现在纸机的传动控制方面。因为纸种变化，纸机的速比变化较大，浆料配比、不同纸张特性等，使纸机车速需要有较大范围的调整；同时电网电压、频率和负荷的波动，也会引起纸机车速的变化，烘干部各段不同的加热温度，都会使纸页产生纵向的收缩，因此，要求纸机传动控制系统是一个稳定、精确、同步、协调的变速传动系统。由于纸机传动控制目前几乎毫无例外地采用多点分部传动的形式，客观上对自动控制系统提出了快速、精确、稳定和可靠等较高的要求；又因纸机传动在生产中的特殊重要地位，纸机电气传动控制的一般配置由PLC控制单元、变频器单元等组成。

图1造纸生产线现场

由于造纸生产线的产品细薄、脆弱，为了防止纸张出现断裂、卷曲、褶皱、压痕，必须对各传动部分进行高精度的速度控制，以达到高质量的延展特性。造纸机各个部分之间必须采用拉力控制，以使造纸的生产线对应于脱水及干燥度等工艺参数所决定的伸缩性，从而保证了纸张按成纸方向所限定的伸展率进行延展。也就是说，从上浆到上卷的整个过程，要保持纸幅一定的速度级联(这样才有拉力)。比如网部传动设定速度保持在100M/min,那么压榨部的速度保持在104M/min、前干燥为108M/min、

后压榨110M/min、后干燥112M/min、压光机115M/min、卷纸机116M/min,为描述上的方便和控制的精度，这里引入速差分步控制的概念。

如传动M1的速度为V1,传动M2的速度为V2,M2的速差为D2,则三者的关系为：

V2=V1×(1+D2%)

依次类推，每个传动对应于前面一个传动都有一个速差值。因此对于各传动点的设定只要求第一传动点的速度值(这里称为

44首i通质AUTOMATIONPANORAMA2011.06

基速)和从第二传动点以后各传动点的速差值，就可由此计算出每一个传动的速度设定值，从而形成速度链。

2造纸生产线的控制要求

某生产瓦楞原纸、挂面牛皮纸、箱板纸等的造纸生产线传动部的PLC控制示意如图2所示，其中PLC负责变频器的速度设定和速度反馈部分。传动部采用交流变频分部传动形式，分别由真空回头辊、压榨主传动、烘干传动、光泽缸、压光及卷纸等6个传动点组成，共计363kw,每一台交流变频专用电机通过硬齿面齿轮减速箱直接传动各主动辊或主动齿轮。该生产线设计车速为

150m/min。

真

真空回头|辊

O0000

网辊

减速机→电机

变频器

PLC部分：速度设定、速度反馈

传动部名称

毛布

图2某造纸生产线传动部的PLC控制示意

控制要求如下：

(1)以VF2为总车速的设定点，其他各个传动点进行同步跟随，其主要提升、下降要平稳。

(2)每一个传动根据预先设置的速差，速差控制范围在正负2%以内。

(3)VF2的总车速设置六个主要的速度段，通过万能开关进行选择，分别为25m/min、50m/min、75m/min、100m/min、125m/min、150m/min,加速度为15m/min。

(4)每个传动都设置了加速和减速