PLC在造纸机同步传动系统中的应用

1 引言

    塑料、印染以及造纸纺织等业生产中，往往具有很多个同步传动单机，每个机组都有各自独立拖动系统。与此同时，又要求各单元间被加工物(布匹、纸张等)运行线速度能够步调一致，即实现同步运动。造纸设备种类繁多，传动结构也各异，但从系统组成来看都是由压榨、烘干、压光、卷取等几个部分组成，各部分都有电机驱动。造纸工艺要求:设备传动时应保证纸各部分传送时具有恒定速度及恒定张紧度。目前造纸设备实现这个要求最佳控制方案是变频调速，而对变频器控制主要有两类:一类是PLC控制，另一类是IPC机或工控机控制。本文采用PLC控制来实现造纸机同步传动。

2 造纸机同步传动系统

    2.1 造纸生产线控制要求分析

    图1为造纸生产线操作台面板图。该系统由多个单元组成，各单元要求保持同步，构成同步传动控制系统。对同步控制要求:

    图1  操作台布置图

    (1) 统调:各单元要能够同时升速和降速。统调是主指令单元(通常是一单元)对转速要求来进行调节。

    (2) 局部微调:当操作人员发现某单元速度不同步时，可以进行微调(人工干预)。微调时，该单元以后各单元转速必须同时升速或降速，而不必逐个进行。

    (3) 单独微调:检修和调试阶段，遇到特殊情况，又必须能够对每个单元进行单独微调。

    该生产线由四个单元组成，各个单元运行情况可以由各自线速表直观显示出来。

    2.2 同步运行

    (1) 当进行统调操作时，将单/统调开关切换到统位置，统调按钮增/减对四个单元进行同步控制;

    (2) 当发现某单元速度不同步时，可以进行同步微调，例如:当2单元需要调节时，则2~4单元则同时升速或降速;

    (3) 当某种原因，某个个别单元速度跟不上时，这时需要进行绷紧。造纸系统来说，需要按下绷紧按钮，使其速度短暂提升一小段时间，达到绷紧效果。

    便于操作人员直观了解系统运行情况，各个操作均有相应指示灯显示。

    2.3 造纸机同步传动控制原理

    (1) 变频器启停

    如图2所示，以#1单元变频器控制图为例，SA13为变频器启动开关，当SA13接通时，运行指示灯LA11亮，停止指示灯LA12灭，此时变频器处于运行状态;当按下变频器停止按钮SA12时，线圈KA13失电，变频器停止运行。

    图2  变频器控制图

    (2) 统/单调控制

    统/单调开关SA11置于统调位置，此时，线圈KA12接通，生产系统处于统调状态，同步器，可以使#1~#4同时进行升速和降速调整。当拨到单调位置时，线圈KA12失电，同时线圈KA11通电，进入同步微调状态。这时可以调整该变频器及其以下单元。

    (3) 绷紧

    当常开开关SA14闭合，此时线圈KA14通电，此时变频器会从外部到一个瞬间稍高电压，控制该单元转速提升到正常水平;断开SA14，恢复统调状态。图3为由4个控制单元组成生产系统接线图。

    图3  由4个控制单元组成控制系统

    2.4 造纸机同步传动系统PLC控制

    采用欧姆龙公司可编程序控制器CPM1A-40CDR-D对该造纸机同步系统进行改造[3][4]，选择两个数字信号输入端X1和X2，功能预置，作为升速和降速之用，同时，把绷紧功能整合到各单元单独微调;改造后控制系统图如图4所示。

    图4  采用PLC进行控制同步系统

 (1) 控制原理

    变频器VFD-1至变频器VFD-4FWD端到输入信号时，启动;失去信号时，停止;

    变频器VFD-1X1端子统调升速和单调升速时到信号，X2端子统调降速和单调降速时到信号;

    变频器VFD-2X1端子统调升速、2~4单元同步微调升速和单调升速时到信号，X2端子统调降速、2~4单元同步微调降速和单调降速时到信号;

    变频器VFD-3X1端子统调升速、2~4单元同步微调升速、3~4单元同步微调降速和单调升速时到信号，X2端子统调降速、2~4单元同步微调降速、3~4单元同步微调降速和单调降速时到信号;

    变频器VFD-4X1端子统调升速、2~4单元同步微调升速、3~4单元同步微调降速和单调升速时到信号，X2端子统调降速、2~4单元同步微调降速、3~4单元同步微调降速和单调降速时到信号。

    (2) I/O分配

    该型号PLC输入端I/O址为:00000-00915;输出端I/O址为:01000-01915。I/O分配表附表所示。

    附表 I/O分配表

    (3) 梯形图控制程序

    造纸机同步系统PLC控制梯形图如图5所示。

    图5  造纸机同步系统PLC控制梯形图

3 结束语

    以上设计，我们采用了欧姆龙公司可编程序控制器CPM1A-40CDR-D、台达VED-B变频器和SCD同步器进行了造纸机同步系统试验。运行中效果良好，充分显示出其功能较强、构造简单、便于维护和检修、可靠性高等待点，达到了预期目，具有广阔应用空间。

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