⑤能减少输出谐波分量并有效降低du/dt噪声和转矩脉动。
⑥利用通信功能实现数据的高速串行传输。
2.电气传动控制系统的设计
造纸机电气传动控制系统的硬件选择依据是系统的控制精度、通信速率、响应时间、性价比、可靠性,选用西门子S7-200 PLC、CP226通信处理器作为系统的主控单元控制整个系统。造纸机的电气控制原理如图7-1所示。
变频器选用ABB公司的ACS800系列高性能变频器,ACS800变频器采用先进的DTC控制技术,内置直流电抗器以降低进线电源的高次谐波含量,最大启动转矩可达200%的电动机额定转矩。ACS800变频器的动态转速误差在闭环时为0.05%,静态精度为0.01%。动态转矩的阶跃响应时间在闭环时达到1~5ms,可较理想地满足造纸机高传动性能的需要。
由于ACS400本身不带速度反馈接口,为了实现速度闭环控制,需另外加装反馈装置。选用脉冲频率电流变换单元把测速脉冲转换为电流信号输入到变频器中去,利用变频器内部的过程控制软件实现速度变换控制。这种方法的缺点是对于大惯性负载(如烘缸的负载扰动超调量和动态恢复时间较长),给调整带来一定不便,在使用中还要保持一定的工艺条件稳定性。如果工艺变化频繁或波动较大,应转入开环控制。
需要设计的启/停和爬行/运行控制不进入PLC,一方面节省I/O接口,另外也是适应生产工艺需要。造纸机不论大小都要求每一个传动点能独立进行启/停和爬行/运行操作,进入PLC进行联动设计是不必要的,因为在全线开机时为了保证安全和设备的试运转,一般都采用单机启动或停止操作,这样有利于发现故障和减少事故。系统的故障保护及指示回路同样采用继电回路设计。
3.系统的软件设计
程序设计为模块化结构,各种功能以子程序结构适时调用实现;程序采用循环扫描方式对速度链上的传动点进行处理,提高程序执行效率。程序设计通用性强,并具有必要的保护功能和一定的智能性。主程序的流程如图7-2所示。
(1)速度链结构设计
速度链结构采用二叉树数据结构算法,先对各传动点进行数学抽象,确定速度链中各传动点的编号,此编号应与变频器设定的地址一致。任一传动点由3个数据确定其在速度链中的位置,填入位置寄存器相应的数值,由此可构成满足该系统正常工作需要的速度链结构。
图7-1 造纸机的电气控制原理图
图7-2 主程序流程图
(2)算法设计
速度链的设计采用了调节变比的控制方法,把压榨作为速度链中的主节点。该点速度即造纸机的工作车速,调节其速度即调节整机车速。其他各分部点的速度由该点车速乘以相应的变比得到。由PLC检测其他分部车速调节信号,通过该部增、减按钮的操作改变其速比,从而改变相应分部的车速。
(3)负荷分配设计
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