深圳市聚塔自動(dòng)化
主營(yíng)產(chǎn)品: 變頻器,節(jié)電柜,中央空調(diào)節(jié)能改造,無塔變頻恒壓供水,工業(yè)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能,風(fēng)機(jī)/水泵節(jié)電柜 |
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深圳市聚塔自動(dòng)化
主營(yíng)產(chǎn)品: 變頻器,節(jié)電柜,中央空調(diào)節(jié)能改造,無塔變頻恒壓供水,工業(yè)冷卻水系統(tǒng)節(jié)能,風(fēng)機(jī)/水泵節(jié)電柜 |
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更新時(shí)間:2022-05-01 18:02:02瀏覽次數(shù):886
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艾默生變頻器TD3000系列造紙
一、概述
造紙行業(yè)以其傳動(dòng)點(diǎn)多、同步性要求高、連續(xù)化生產(chǎn)的特點(diǎn),與冶金行業(yè)一起被稱為自動(dòng)化控制要求zui高的行業(yè)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,交流傳動(dòng)系統(tǒng)在造紙行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛,高性能、矢量控制型變頻器的出現(xiàn),使得過去需要由直流雙閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)控制,*可以由交流傳動(dòng)系統(tǒng)來完成。為了滿足不同類型的紙張生產(chǎn)和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的需要,要求造紙生產(chǎn)線向高速化、全自動(dòng)化方向發(fā)展,工業(yè)控制器(PLC)和現(xiàn)場(chǎng)總線越來越多地應(yīng)用在造紙行業(yè)。這次,在淄博第二板紙廠,采用艾默生TD3000系列矢量控制型變頻器、艾默生現(xiàn)場(chǎng)總線適配器和S7-300 PLC組成的控制系統(tǒng),*地實(shí)現(xiàn)了整條生產(chǎn)線的控制,為將來艾默生變頻器在高速紙機(jī)上的應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
二、板紙生產(chǎn)線工藝簡(jiǎn)介
該板紙機(jī)的型號(hào)為HT3000/110,是多圓網(wǎng)多烘缸板紙機(jī),適用于生產(chǎn)用木漿、廢紙漿及其它漿料抄造定量為130-250g/m²的瓦楞原紙、掛面牛皮紙及箱板紙等品種。該型板紙生產(chǎn)線主要由壓榨部、烘干部、傳動(dòng)部三部分組成。與之配套的設(shè)備有三輥半濕壓光機(jī)(即后面的光澤缸)、四輥壓光機(jī)及水平式圓筒卷紙機(jī)。
壓榨部的選型為一道雙毛布主壓榨、兩道正壓榨。壓榨部機(jī)架為型鋼焊接件,每條毛布圈路內(nèi)配置雙縫吸水箱、張緊器、校正器、高中壓噴水管及輥?zhàn)蛹訅汉蜌鈩?dòng)加壓等裝置。紙漿通過輥?zhàn)蛹訅汉蜌鈩?dòng)加壓粘附在毛布上,紙漿通過毛布之間的擠壓和雙縫吸水箱(抽真空)對(duì)紙漿脫水后初步定形為板紙。毛布zui大工作張力為4.5N/mm。
各道壓區(qū)線壓:(N/mm)
雙毯主壓 設(shè)計(jì)線壓:60 工作線壓:40
一道單毯壓榨 設(shè)計(jì)線壓:80 工作線壓:60
二道單毯壓榨 設(shè)計(jì)線壓:100 工作線壓:80
烘干部為保證烘干能力,烘缸(熱源是蒸汽)直徑為Ф1500*3350mm,配有24只,其中zui后一只為冷缸,烘缸分組按6+6+6+半干壓(光澤缸)+6排列。每組缸有4只缸為主動(dòng),其余為被動(dòng),之間通過干網(wǎng)連接。每條干網(wǎng)均配有氣動(dòng)校正器、電動(dòng)張緊器、導(dǎo)輥等。烘干部傳動(dòng)側(cè)機(jī)架采用三角機(jī)架封閉式齒輪傳動(dòng),操作側(cè)為型鋼焊接箱型結(jié)構(gòu),烘缸全部使用滾動(dòng)軸承,稀油潤(rùn)滑。通過壓榨部基本定形的板紙?jiān)诤娓刹勘桓删W(wǎng)壓附在烘缸表面,經(jīng)過前三組缸烘干,板紙的干度在80%~85%之間,之后通過光澤缸對(duì)板紙進(jìn)行初級(jí)壓光,然后板紙經(jīng)過第四組缸烘干,干度在90%~94%之間,此后板紙通過四輥壓光機(jī)兩次壓光成為成品板紙,zui后經(jīng)過水平式圓筒卷紙機(jī)將板紙成卷。
傳動(dòng)部采用交流變頻分部傳動(dòng)形式,分別由真空回頭輥(37KW)、一壓(75KW)、二壓(37KW)、三壓(37KW)、一組缸(22KW)、二組缸(22KW)、三組缸(22KW)、光澤缸(30KW)、四組缸(22KW)、壓光(37KW)及卷紙(15KW)等11個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)組成,共計(jì)363KW,每一臺(tái)交流變頻電機(jī)通過硬齒面齒輪減速箱直接傳動(dòng)各主動(dòng)輥或主動(dòng)齒輪。每一傳動(dòng)點(diǎn)配有相應(yīng)的聯(lián)軸器、中間軸(包括萬向節(jié))和基礎(chǔ)板。各部分設(shè)置啟動(dòng)、停止、升速、降速按鈕,達(dá)到單調(diào)、統(tǒng)調(diào)、運(yùn)行/爬行等功能,設(shè)置運(yùn)行、故障指示燈,電流、速度指示儀表等。
板紙機(jī)主要技術(shù)參數(shù):
生產(chǎn)品種:瓦楞原紙、掛面牛皮紙、箱板紙等
抄造定量:130-250g/m²
凈紙寬度:3000mm
網(wǎng)寬: 3350mm
生產(chǎn)能力:55-60T/d
工作車速:75-140m/min
設(shè)計(jì)車速:150m/min
主機(jī)軌距:3900mm
傳動(dòng)方式:變頻調(diào)速,分部傳動(dòng)
裝機(jī)容量:363KW
外型尺寸:(長(zhǎng)*寬*高)67*10.5*6m
三、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1、控制要求
1)、11個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)采用矢量控制型變頻器組成閉環(huán)系統(tǒng);
2)、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線控制
控制的重點(diǎn)是保證各傳動(dòng)點(diǎn)的線速度保持*,尤其要保證線前兩級(jí)一壓和真空回頭輥的嚴(yán)格同步,并保證兩個(gè)電機(jī)的負(fù)荷均衡。因其工藝上的特點(diǎn),要求轉(zhuǎn)矩控制快速響應(yīng)和準(zhǔn)確控制,能以很高的控制精度進(jìn)行寬范圍的閉環(huán)調(diào)速運(yùn)行。并且當(dāng)某一傳動(dòng)點(diǎn)因故障停機(jī)時(shí),在不影響生產(chǎn)的情況下能正常啟動(dòng)。
2、系統(tǒng)控制方案及設(shè)備選型
該控制系統(tǒng)的關(guān)鍵是在系統(tǒng)負(fù)荷變化時(shí),如何能保證各傳動(dòng)點(diǎn)的線速度*。
考慮到為將來的高速紙機(jī)做技術(shù)上的鋪墊,我們選用了艾默生TD3000系列變頻器和西門子S7-315-2DP可編程控制器,通過Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線組成整個(gè)的控制系統(tǒng)。可編程控制器(PLC)通過Profibus總線實(shí)時(shí)采集負(fù)荷數(shù)據(jù),完成對(duì)各傳動(dòng)點(diǎn)速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的在線疊加,以實(shí)現(xiàn)各傳動(dòng)點(diǎn)的自動(dòng)負(fù)荷均衡,每個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)設(shè)有微調(diào)按鈕,必要時(shí)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整(通過程序限制手動(dòng)微調(diào)的調(diào)節(jié)范圍),同時(shí)通過通訊方式讀取變頻器的輸入端子狀態(tài),即將變頻器的控制端子作為PLC的DI端子,從而減少了PLC的數(shù)字量輸入模塊數(shù)量。TD3000系列變頻器的調(diào)速范圍是1:1000,完*滿足控制精度的要求,并且其在10~300rpm時(shí)低于10%的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及電機(jī)預(yù)勵(lì)磁功能,使啟動(dòng)運(yùn)行平滑、無沖擊和抖動(dòng),從而能更好的承受一定的負(fù)荷變化。適配器選擇艾默生專為其變頻器應(yīng)用PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線而生產(chǎn)的TDS-PA01,它屬于Profibus智能從站,能響應(yīng)主機(jī)的查詢,并執(zhí)行主機(jī)下發(fā)的控制命令。
3、系統(tǒng)組成
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示。
圖1
系統(tǒng)的硬件接線圖見圖2。(以真空回頭輥?zhàn)冾l器的接線為例)
圖2
變頻器的功能參數(shù)設(shè)置見表1。。
11臺(tái)變頻器的參數(shù)基本相同,但略有差別,變頻器的功能參數(shù)設(shè)置見下表:
參數(shù)號(hào) | 設(shè)定值 |
F0.02 | 1(閉環(huán)矢量) |
F0.03 | 6(通訊給定) |
F0.05 | 2(通訊控制) |
F0.10 | 90(加速時(shí)間) |
F0.11 | 90(減速時(shí)間) |
F1組 電機(jī)參數(shù) | 根據(jù)電機(jī)分別設(shè)定 |
F2.00 | 光澤缸和4組缸:2(跟蹤起動(dòng)) 其它傳動(dòng)點(diǎn):0(從起動(dòng)頻率起動(dòng)) |
F2.09 | 1(自由停車) |
F3.00 ~ F3.03 | ASR速度調(diào)節(jié)器PI參數(shù) 在出廠參數(shù)基礎(chǔ)上 根據(jù)實(shí)際情況略加調(diào)整 |
F3.07 | 120% |
F3.08 | 0(都未加制動(dòng)單元) |
F5.01 ~ F5.08 | 0輸出 (可編程通過總線讀取每臺(tái)變頻器的端子狀態(tài),每個(gè)端子的具體功能在可編程中定義) |
F5.11 | 1(PA-PC輸出變頻器運(yùn)行中信號(hào)) |
F6.08 | 0(AO1定義為頻率輸出) |
F6.09 | 3:適用于回頭輥、一壓、二壓、三壓、一組缸(AO2定義為電流輸出) 4:適用于二組缸、三組缸、 光澤缸、四組缸、壓光機(jī)、卷紙機(jī) (AO2定義為轉(zhuǎn)矩%輸出) |
F6.10 ~ F6.13 | 根據(jù)不同變頻器F6.09的選擇適當(dāng)調(diào)整, 使顯示儀表的指示與對(duì)應(yīng)參量的實(shí)際值相等。 |
F9.00 | 3 |
F9.01 | 0 |
F9.02 | 3~13(順序分配) |
F9.03 | 4(PPO4) |
F9.05 | PZD3連接值=10(電機(jī)轉(zhuǎn)矩%) |
F9.08 | PZD6連接值=12(開關(guān)量輸入狀態(tài)) |
FA.02 | 8(復(fù)位有效) |
FB.00 | 600(脈沖編碼器每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)) |
FB.01 | 0(PG方向) |
三、系統(tǒng)安裝與布線
因系統(tǒng)采用了PROFIBUS總線的控制方式,總線的通訊速率達(dá)45kbit/s,為避免因設(shè)備的安裝和布線造成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響,所以嚴(yán)格參照SIEMENS的接線標(biāo)準(zhǔn)接線,并且處理好系統(tǒng)的接地,以提高系統(tǒng)的抗*力。
四、系統(tǒng)調(diào)試
調(diào)試的關(guān)鍵集中在真空回頭輥和一壓的啟動(dòng),因?yàn)槎咧g是通過毛布軟聯(lián)接,所以當(dāng)二者之間的負(fù)荷略有差別時(shí),由于毛布的張力,就會(huì)造成嚴(yán)重的負(fù)荷不均衡,從而造成不能正常啟動(dòng),即使能夠在某一頻率下啟動(dòng),當(dāng)改變運(yùn)行速度或負(fù)載變化時(shí),就會(huì)出現(xiàn)故障,因?yàn)橐唤M變頻器參數(shù)不可能滿足此種軟聯(lián)接負(fù)荷變化。要解決此問題,就需要在真空回頭輥和一壓運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)的調(diào)整二者的運(yùn)行頻率,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的負(fù)荷均衡控制,其它各傳動(dòng)點(diǎn)以速度鏈的方式達(dá)到同步,從而實(shí)現(xiàn)負(fù)荷均衡。
PLC負(fù)荷均衡算法實(shí)現(xiàn)分兩部分:
⑴在PLC內(nèi)做一個(gè)給定積分器,使其加速時(shí)間大于變頻器內(nèi)部的加速時(shí)間,這樣可以隨意控制真空回頭輥和一壓的升速時(shí)間和升速步距,以保證在啟動(dòng)過程和恒速時(shí)進(jìn)行微調(diào)疊加的可能性。程序流程圖見圖3。
PLC給定積分器流程圖 圖3
⑵速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的疊加,即在保證主給定基本不變的基礎(chǔ)上,通過檢測(cè)負(fù)載的轉(zhuǎn)矩的變化,對(duì)主給定做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。程序流程圖見圖4。
速度控制和轉(zhuǎn)矩控制的疊加流程圖 圖4
通過PLC算法解決了各傳動(dòng)點(diǎn)的啟動(dòng)和運(yùn)行問題,但系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí),出現(xiàn)某一傳動(dòng)點(diǎn)無故停機(jī)的現(xiàn)象。
分析原因:
⑴停機(jī)信號(hào)是由PLC的數(shù)據(jù)區(qū)紊亂,造成送出的數(shù)據(jù)恰好是停機(jī)指令;
⑵PLC的確接收到停機(jī)信號(hào);
⑶總線因受到干擾自己產(chǎn)生的紊亂信號(hào)。
經(jīng)過對(duì)PLC的在線實(shí)時(shí)監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)設(shè)備無故停機(jī)時(shí),PLC的確是送出了停機(jī)指令,這說明PLC是接收到了停機(jī)信號(hào),因?yàn)槊總€(gè)傳動(dòng)點(diǎn)的控制信號(hào)是PLC通過Profibus總線從變頻器中讀取的,所以錯(cuò)誤信號(hào)來源于變頻器的干擾。
抗干擾措施:
⑴硬件抗干擾
將原來停機(jī)按鈕的常開點(diǎn)改為常閉點(diǎn),使停車有效信號(hào)與干擾信號(hào)反向。
⑵軟件抗干擾
PLC從變頻器中連續(xù)多次讀取停機(jī)信號(hào)后方認(rèn)為是真正的停機(jī)信號(hào)。程序流程圖見圖5。
軟件抗干擾程序流程圖 圖5
注:通過調(diào)整狀態(tài)有效的比較次數(shù)即可調(diào)節(jié)軟件抗干擾的能力。
通過以上抗干擾措施的實(shí)施,設(shè)備無故停機(jī)的現(xiàn)象*消除。
五、系統(tǒng)完善
1、真空回頭輥和一壓在負(fù)載變化較大時(shí),負(fù)載電流的波動(dòng)較大,動(dòng)態(tài)微調(diào)的算法仍可改進(jìn)。
2、當(dāng)紙卷的卷徑變大時(shí),張力增大,會(huì)造成壓光機(jī)和四組缸被拖至發(fā)電狀態(tài),出現(xiàn)過壓的現(xiàn)象,所以PLC應(yīng)實(shí)現(xiàn)全線控制的自動(dòng)微調(diào),今后,可在系統(tǒng)優(yōu)化時(shí)實(shí)現(xiàn)。
3、現(xiàn)場(chǎng)控制信號(hào)是PLC通過PROFIBUS讀取變頻器的端子狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的,這樣減少了PLC的I/O模塊的數(shù)量,但同時(shí)也增加了整個(gè)系統(tǒng)對(duì)Profibus總線的依賴性及對(duì)抗干擾的要求。
六、結(jié)束語
這是TD3000系列變頻器又一次應(yīng)用于整條板紙生產(chǎn)線,并獲得成功,是艾默生變頻器在造紙行業(yè)提供成套解決方案的典型案例,也為其今后應(yīng)用于高速紙機(jī)奠定了更堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
我公司為艾默生變頻器深圳總代理,可以為用戶提供很低的折扣價(jià)和有力的,我們主要供應(yīng)的系列產(chǎn)品為:
EV1000系列
EV2000系列
EV3000系列
TD2100系列
TD3000系列
TD3300系列
SK系列
對(duì)于沒有專業(yè)技術(shù)人員的企業(yè),在深圳地區(qū)的客戶,我們可以提供工程師上門安裝/調(diào)試/維修一條龍服務(wù)。
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楊 斌
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