摘 要：重點介紹了以PLC為控制單元在造紙機傳動系統(tǒng)中的構(gòu)建、設計及其應用，實現(xiàn)PLC對以變頻器為執(zhí)行單元的傳動系統(tǒng)的全數(shù)字現(xiàn)場總線控制，完成造紙機各傳動點的速度鏈同步、相關傳動點的負荷分配及張力控制要求。
關鍵詞：PLC；變頻器；現(xiàn)場總線

在造紙機傳動應用的控制領域，隨著變頻技術、計算機技術以及網(wǎng)絡通訊技術的廣泛應用，使造紙廠的自動化程度、控制精度、控制速度、系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提高到了一個新的水平。本文重點說明了西門子公司生產(chǎn)的200PLC在造紙機傳動系統(tǒng)中的設計與應用。

1 系統(tǒng)構(gòu)建

可編程序控制器PLC與變頻器構(gòu)成DCS系統(tǒng)如圖1所示。

系統(tǒng)各傳動點中的啟動、停止、緊急停車和爬行／運行用繼電器進行控制，紙機車速增減緊松用PLC進行控制，同時完成多傳動速度鏈控制要求及對負荷分配傳動點進行負荷分配控制功能；PLC 對上述幾種信號進行采集，經(jīng)判斷運算得電機的運行速度設定值，再由RS一485總線寫入變頻器成頻率信號輸出，同時PLC根據(jù)開／閉環(huán)信號，調(diào)各自的處理程序以適應開／閉環(huán)的控制要求。

2 PLC硬件設計

圖2中我們以14個傳動點的紙機進行分析：PLC采用Simens PLC226，由于程序采用了按鍵循環(huán)掃描的方式，從而各傳動點的加減緊松的動作控制形成矩陣按鍵的開關量控制；并且由于在真空壓榨部或是施膠部的多點控制中須要進行負荷分配控制，可通過PLC的輸入模塊端口進行硬件檢測判斷是否符合負荷分配的條件(如圖中I2．0，I2．1，I2．2)；PLC端口0以總線通訊方式與變頻器進行串行通訊。

3 PLC 程序設計

PLC程序?qū)崿F(xiàn)對加減緊松按鈕的循環(huán)掃描，判斷是否有加減緊松動作，并執(zhí)行相應的功能；

自動檢測辨識各傳動點處于開／閉環(huán)控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；

速度鏈選用二叉樹型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以適應進行可變多分支速度鏈控制要求；

通訊出錯處理，包括數(shù)據(jù)出錯重發(fā)，通訊超時處理，總線故障報警，可自動切除故障點并能在故障消除后自動重發(fā)；

負荷分配控制，即要求在需要負荷分配的傳動點之間其電機的負載率相同。

主流程圖如圖3。

4 速度鏈結(jié)構(gòu)設計

按紙機結(jié)構(gòu)順序?qū)Ω鱾鲃狱c進行數(shù)字抽象，此編號應與變頻器內(nèi)部地址設為一致。根據(jù)二叉樹結(jié)構(gòu)，確定各傳動結(jié)點中的主從關系，在程序中填寫鏈關系寄存器。具體執(zhí)行如圖4(以河南博愛東方紙業(yè)5號紙機為例)：該傳動點速度給定變頻器后，訪問位置寄存器，確定鏈關系寄存器中從動結(jié)點號，然后對該結(jié)點進行相應的鏈關系處理，直到該鏈完全處理為止。

5 負荷分配結(jié)構(gòu)及程序設計

負荷分配的實際工作原理即要求相應的各傳動點電機的負載率相等，等效為各電機的轉(zhuǎn)矩電流與其對應額定電流的比值相等。如圖4所示，真壓上和真壓下在傳動控制中組成一組負荷分配，須調(diào)用負荷分配子程序?qū)χ鲝膫鲃狱c的主從轉(zhuǎn)矩進行調(diào)節(jié)，改變調(diào)節(jié)系數(shù)，以改變主從轉(zhuǎn)矩，使負載率相等。

6 結(jié)束語

PLC和總線控制在造紙機傳動系統(tǒng)中的應用，有效地提高了系統(tǒng)的控制精度，從輸入到控制實現(xiàn)數(shù)字化操作，解決了現(xiàn)場電磁干擾，簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了可靠性。同時運用了現(xiàn)場總線通訊技術，使速度鏈加減緊松控制量化更精確，負荷分配控制的難題也得以解決，此方案設計曾在河南博愛東方紙業(yè)、陜西扶風造紙廠、河南許昌造紙廠應用，效果良好，運行穩(wěn)定，帶來較大的經(jīng)濟效益。

[參 考 文 獻]
[1] 孟彥京．變頻傳動原理與設計[M]．西安：陜西人民出版社，2002．
[2] 西門子公司．$7200編程手冊[S]．200L
[3] 北京ABB電氣傳動系統(tǒng)有限公司．ACS600變頻器用戶手冊Is]，2000．