一 引言
造紙工業(yè)是我國的基礎工業(yè)之一。國內紙漿造紙企業(yè)數量大,分布廣。舊的造紙機傳動(dòng)系統多采用直流電動(dòng)機帶動(dòng)各傳動(dòng)輥軸的傳動(dòng)方式,可做到無(wú)級調速,但由于碳刷的存在使維護相當麻煩。隨著(zhù)交流變頻控制系統及通訊技術(shù)的發(fā)展,交流變頻傳動(dòng)系統在新型造紙機上的應用越來(lái)越廣泛,調速范圍寬,調速性能好,節電,操作簡(jiǎn)便?,F代化的造紙機系統采用上位機、PLC、變頻器交流電機構成的系統,完成紙機的監控、運行及生產(chǎn)管理。
二 造紙工藝流程
造紙機主要指使紙漿形成紙幅的分部聯(lián)動(dòng)的全套設備,基本組成部分按照紙張形成的順序分為網(wǎng)部、壓榨、前干燥、后壓榨、后干燥、壓光機、卷紙機等。其工藝流程為:流漿箱輸出的紙漿在網(wǎng)部脫水成型,在壓榨部進(jìn)行壓縮使紙層均勻,經(jīng)過(guò)前干燥進(jìn)行干燥,接著(zhù)進(jìn)入后壓榨進(jìn)行施膠,再進(jìn)入后干燥器烘干處理,然后利用壓光機使紙張平滑,最后通過(guò)卷紙機形成母紙卷。其工藝流程圖如下:
圖1 造紙工藝流程圖
三 造紙傳動(dòng)控制系統構成及控制特點(diǎn)
造紙工藝是一個(gè)連續生產(chǎn)過(guò)程,因此生產(chǎn)線(xiàn)的連續和有序控制成為造紙工藝的關(guān)鍵。近年來(lái),大量變頻器進(jìn)入造紙行業(yè),并已取得良好的技術(shù)和市場(chǎng)效果,雷諾爾RNB8型高性能多傳逆變器具有良好的矢量控制特性和豐富的控制功能,強大的可編程邏輯模塊讓用戶(hù)可以靈活應用,滿(mǎn)足復雜工藝的控制要求。以山東天和紙業(yè)有限公司10號機傳動(dòng)系統為例,控制部分主要由西門(mén)子PLC和雷諾爾RNB8系列逆變器組成,現場(chǎng)人機界面選用西門(mén)子觸摸屏,本系統共有傳動(dòng)點(diǎn)38個(gè)。
系統網(wǎng)絡(luò )圖如下:
圖2 系統網(wǎng)絡(luò )圖
3.1 系統精度指標
在干擾信號(如負載,供電電壓,溫度)的影響下,可控變量設定值的最大偏差體現了傳動(dòng)控制系統的穩定性。下述的偏差指可控變量在操作溫度時(shí)的最大偏移情況,亦即精度的最小水平。
靜態(tài)速度控制精度:額定轉速情況下24 小時(shí)速度偏移≤0.05%;24 小時(shí)兩個(gè)相鄰傳動(dòng)點(diǎn)的速度差≤0.05%;動(dòng)態(tài)速度控制精度:有干擾(如負載變化)時(shí)的短時(shí)速度偏移≤0.1%
3.2傳動(dòng)工藝控制主要特點(diǎn)
速度鏈功能:
紙機以驅網(wǎng)輥為速度基準,其它傳動(dòng)點(diǎn)需與之協(xié)調同步運行。
整機具有全數字速度鏈功能,到卷紙速度為遞增,傳動(dòng)系統停機再啟動(dòng)時(shí)的速度和控制參數將保持停車(chē)前的狀態(tài);
負荷分配功能:
網(wǎng)部的負荷分配:驅網(wǎng)輥為主傳動(dòng),運行在速度控制方式,真空伏輥、第一導網(wǎng)輥為輔傳動(dòng),運行在力矩控制方式;
真空壓榨輥、真空壓榨下輥、吸移輥:真空壓榨輥為主傳動(dòng),運行在速度控制方式,真空壓榨下輥、吸移輥為從傳動(dòng),運行在力矩控制方式。二壓輥為主傳動(dòng),運行在速度控制方式,二壓膠輥為從傳動(dòng),運行在力矩控制方式,烘缸導輥傳動(dòng)負荷分配;
壓光機、施膠機、各烘缸毯輥做負荷分配。
分部操作功能:
具有啟動(dòng)/停止、運行/爬行、升速/降速、點(diǎn)動(dòng)/收緊等操作功能;
烘缸傳動(dòng)具有正反點(diǎn)動(dòng)功能,利于維護和清理廢紙;
壓光機和卷紙機具有軟張力控制功能。
整機操作功能:
整機正常停車(chē);整機升/降速。
四 雷諾爾RNB8型變頻器特點(diǎn)
RNB8 是基于 RENLE高端變頻調速產(chǎn)品技術(shù)平臺開(kāi)發(fā)的一款適用于全領(lǐng)域的全能型低壓交流傳動(dòng)產(chǎn)品,可以滿(mǎn)足任何工業(yè)過(guò)程、自動(dòng)化系統、用戶(hù)和企業(yè)的需求,為使用者在各 個(gè)行業(yè)和應用提供前所未有的兼容性和靈活性。
RNB8 系列多機傳動(dòng)逆變器,是一款定位多點(diǎn)傳動(dòng)應用、高性能速度及轉矩控制、方便 和靈活系統集成的多機傳動(dòng)驅動(dòng)產(chǎn)品。RNB8 產(chǎn)品可以適用于各種應用場(chǎng)合,如:造紙機主 傳動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)、紡織印染機、化纖塑料、印刷包裝等復雜系統的有較高性能要求的多點(diǎn)傳動(dòng)的應用 場(chǎng)合。
○ 節省柜體空間書(shū)本型模塊化設計,適合多臺并排緊湊安裝,柜體空間利用率高。
○ 節能高效共直流母線(xiàn)連接,電動(dòng)耗電和制動(dòng)發(fā)電能量自動(dòng)分配,節省制動(dòng)能量消耗,電能 利用率高。
○ 電網(wǎng)污染小集中式供電,減小了變頻器輸入側對電網(wǎng)的諧波污染和 EMI干擾。
○ 通信技術(shù)采用 PROFIBUS-DP通訊,實(shí)現變頻器與變頻器、變頻器與上位機控制器 系統間的遠距離高速通訊。
○ 優(yōu)異的多機同步控制性能多機同步控制具有快響應、高精度、強穩定性的優(yōu)異性能,可實(shí) 現多臺電機帶荷動(dòng)態(tài)同步運行。
○ 功能強大,靈活易用模塊化單元設計,功率擴容方便和靈活。產(chǎn)品有 I/O 和通訊接口,也預留有其他擴展接口。
4.1 公共直流母線(xiàn)電氣接線(xiàn)圖
公共直流母線(xiàn)系統電氣圖
4.2 矢量控制
該模式為建立在電機動(dòng)態(tài)模型及矢量解耦控制原理基礎上建立的控制模式,理論上表現為外 部速度環(huán)、內部?jì)蓚€(gè)電流環(huán)。該模式不需要速度反饋,可實(shí)現中等調速精度,調速范圍為 1:50。
4.3 RNB8主/從控制功能實(shí)現
主 / 從控制應用于多個(gè)電機同時(shí)驅動(dòng)一個(gè)設備的場(chǎng)合,可將傳動(dòng)之間的負載平均分配,這是 通過(guò)齒輪、鏈條、傳送帶等相互耦合的電機最理想的應用。
外部控制信號通常只需連接到主機傳動(dòng)上。主機通過(guò) CAN通訊連接控制最多 8 個(gè)從機。外 部控制系統可通過(guò)主機讀取從機的反饋信息。
主 / 從控制連接示意圖:
根據電機的耦合方式分為剛性連接和柔性連接:
? 剛性連接是通過(guò)齒輪或鏈條固定連接實(shí)現,主 / 從電機之間速度需嚴格同步,控制時(shí)重點(diǎn) 實(shí)現負載轉矩的平均分配,可實(shí)現較高的動(dòng)態(tài)響應特性。通常主機為速度控制,從機為轉矩控制。
? 柔性連接是通過(guò)傳送帶等設備連接實(shí)現,主 / 從電機之間允許有細微的速度差,所以無(wú)法 實(shí)現很高的動(dòng)態(tài)響應特性。通常主機為速度控制,從機為速度控制或轉矩控制。
主 / 從通訊
RNB8 傳動(dòng)主 / 從通訊基于 CAN總線(xiàn)通訊協(xié)議,主機向從機發(fā)送控制字、速度給定、轉矩給定等??刂茊卧?CAN總線(xiàn)通訊接口。
主 / 從控制參數舉例說(shuō)明
在該例中,主 / 從機都為速度控制,從機轉矩限幅,主機由外部網(wǎng)絡(luò )通訊給定。
主機設置:
? 設置為網(wǎng)絡(luò )給定,參數n0.01給定源選擇=5 網(wǎng)絡(luò )、n0.09命令源選擇 =3 網(wǎng)絡(luò )。
? 設置為無(wú)速度矢量控制,參數n0.08控制模式=4 無(wú)傳感器矢量。
? 設置外部網(wǎng)絡(luò )通訊,詳見(jiàn)參數組nF 通訊參數組。
? 設置 CAN總線(xiàn)地址,定義為主機,參數nF20 CAN總線(xiàn)地址 =1。
從機設置:
? 設置為無(wú)速度矢量控制,參數n0.08控制模式=4 無(wú)傳感器矢量。
? 設置 CAN總線(xiàn)地址,定義為從機,參數nF.20 CAN總線(xiàn)地址=2 ~ 9。
? 選擇主 / 從控制模式,參數 CAN 總線(xiàn)聯(lián)機模式 =3 限幅跟隨。
? 激活負荷分配功能,參數nA.00負荷分配使能=1 有效。
? 選擇從機電流給定源,參數nA.04電流給定源=2CAN總線(xiàn)。
? 調整從機給定,設置參數nF.24從機給定修正系數。
注意:
? 主機 / 從機地址唯一,不可重復。CAN總線(xiàn)地址設置為 1 時(shí),定義為主機,地址 2 ~ 9, 為從機。詳見(jiàn)參數 nF.20 CAN總線(xiàn)地址。
? 根據主 / 從連接特性選擇主 / 從控制模式,詳見(jiàn)參數nF.23 CAN總線(xiàn)聯(lián)機模式。
? 主/ 從連接故障或報警信息、從機故障信息,均顯示在主機傳動(dòng)上,用戶(hù)可
根據故障信息提示及時(shí)處理。
4.4 兼容性
RNB8多傳逆變器兼容多款變頻產(chǎn)品通訊,如:ACS550/600/800,西門(mén)子6RA70/6SE70/MM440等。詳情請咨詢(xún)雷諾爾公司。
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