Profibus-DP的復(fù)卷機(jī)控制設(shè)計范文

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《機(jī)電設(shè)備》2014年第二期

1控制系統(tǒng)設(shè)計

1.1控制方式根據(jù)復(fù)卷機(jī)工藝要求，利用profibus-dp總線組成復(fù)卷機(jī)三級控制網(wǎng)絡(luò)：1）第一級為變頻器控制級：采用ABBACS800系列，ABBDCS500傳動控制器，進(jìn)線按產(chǎn)品說明書配置標(biāo)準(zhǔn)配置線路，加裝進(jìn)，出線電抗器和諧波濾波器，配有組合閉環(huán)控制編碼器反饋CUVC板，組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。通過矢量變頻器完成對前后底輥電機(jī)實現(xiàn)負(fù)荷分配控制，控制兩電機(jī)的轉(zhuǎn)矩按設(shè)定曲線運(yùn)行，對放卷電機(jī)實現(xiàn)恒張力閉環(huán)控制。2）第二級為PLC控制系統(tǒng)：采用西門子公司S7315-2DP，ET200遠(yuǎn)程I/O(備有30%冗余量)與現(xiàn)場信號連接。主要完成壓紙輥壓區(qū)壓力控制和對整個復(fù)卷機(jī)的操作控制。3）第三級為上位操作系統(tǒng)：人機(jī)界面采用OP270-10作為控制面板對整個復(fù)卷機(jī)傳動點進(jìn)行操作和監(jiān)控。PLC與變頻器和直流控制器及OP270-10等通過ROFI-BUS-DP通訊方式構(gòu)成局域網(wǎng)絡(luò)，Profibus-DP現(xiàn)場級的高速數(shù)據(jù)傳輸，解決了自動控制系統(tǒng)（如PC、PLC等）通過高速串行總線與分散的現(xiàn)場設(shè)備（如遠(yuǎn)程I／O、變頻器、電磁閥等）之間的通信任務(wù)。

1.2軟件實現(xiàn)控制系統(tǒng)設(shè)計選用SIEMENSS7-300型高性能CPU作為本機(jī)的核心，采用PROFIBUS-DP通訊方式，具有極強(qiáng)的運(yùn)算能力和控制能力。工作流程由PLC完成，操作及顯示功能通過OP270-10實現(xiàn)，系統(tǒng)控制對象主要包括放紙輥電機(jī)、前后底輥電機(jī)、縱切裝置電機(jī)、弧形輥電機(jī)、導(dǎo)紙輥電機(jī)以及壓紙輥電機(jī)，整個設(shè)備的傳動形式為雙閉環(huán)全數(shù)字交流變頻驅(qū)動和直流發(fā)電機(jī)制動。

1.2.1放紙輥自動張力控制復(fù)卷機(jī)中配置張力輥和張力傳感器，在引紙時即能建立張力，保證起卷時張力平滑過渡。在運(yùn)行過程中，通過張力的實測控制和張力間接控制，使紙張力保持恒定，同時在升速和降速過程中，加入轉(zhuǎn)動慣量補(bǔ)償，有效保證了紙幅張力自動控制的性能。

1.2.2前后底輥力矩差控制為有效保證成品紙卷的內(nèi)松外緊的一致性，在操作臺OP270-10面板上設(shè)置緊度控制，可根據(jù)各種紙的工藝要求設(shè)定不同的力矩差，通過成品紙卷直徑位移電位器的檢測，實現(xiàn)力矩差自動控制。

1.2.3壓紙輥壓力差控制在氣壓操作系統(tǒng)中加入進(jìn)口電氣比例閥，通過直徑位移電位器檢測成品紙卷直徑，可設(shè)置不同曲線，控制比例閥，達(dá)到自動控制壓力輥壓力的目的。

1.2.4圓刀傳動控制1）速度跟隨后底輥2）電流（力矩）自動調(diào)節(jié)平衡3）速度信號由PLC給出

1.2.5上下弧形輥和導(dǎo)紙輥速度跟隨后底輥控制速度跟隨后底輥且略高，速度信號由PLC給出。

1.2.6其它控制及要求1）前后底輥和放紙輥均具備快停功能，在操作臺和機(jī)架上二處安裝緊接停車按鈕，可通過快停按鈕快速制動，使損失降到最小程度，緊停用于緊急故障時使用，采用能耗回饋制動，均能立即剎車。放紙輥制動裝置的設(shè)置，更有效保證了制動效果。2）放紙輥引紙時，采用現(xiàn)場控制面板正向點動和反向點動按鈕控制，速度用面板的電位器調(diào)節(jié)。3）輔助所有的控制回路（包括輔助電機(jī)及液壓，氣控系統(tǒng)元件等），輔助控制回路直接接入遠(yuǎn)程I/O模塊，與PLC實現(xiàn)通訊，盡量減少了中間繼電器4）紙張計長功能在OP270-10操作面板上設(shè)置計長功能，紙達(dá)到設(shè)定長度自動停機(jī)5）斷紙后，設(shè)備自動停機(jī)，前后底輥，放紙輥自動緊急制動。6）機(jī)架上裝有輔助操作箱和急停按鈕。

2系統(tǒng)應(yīng)用

本系統(tǒng)中按照工藝要求分為兩種工作狀態(tài)：系統(tǒng)工作狀態(tài)和引紙狀態(tài)，這兩種工作狀態(tài)的選擇可通過OP270觸摸屏上“工作/引紙”實現(xiàn)。升降速時間：30s～90s；緊急制動時間(包括前，后底輥，導(dǎo)紙輥和放紙輥)：≤10s；傳動精度：穩(wěn)速精度為0.01%。當(dāng)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)時，此時張力應(yīng)已經(jīng)建立，通過OP270上的“運(yùn)行”按鈕啟動系統(tǒng)，線速度給定通過“速度快升”按鈕將速度升至運(yùn)行速度值，速度調(diào)整可通過“速度快降”、“速度為微升”和“速度微降”來實現(xiàn)。系統(tǒng)張力的給定通過“張力快升”實現(xiàn)，張力的調(diào)整由“張力快降”、“張力微升”和“張力微降”完成。系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)下的實際值和工作狀態(tài)可通過OP270上的顯示屏進(jìn)線觀察。引紙：當(dāng)系統(tǒng)工作在引紙狀態(tài)時，各個傳動點處于速度控制方式下，此時張力為0，各傳動可分別進(jìn)行點動操作，點動速度在傳動裝置內(nèi)設(shè)定；引紙時可通過“引紙”按鈕實現(xiàn)前后底輥和放紙輥以相同的速度運(yùn)行，運(yùn)行速度在傳動裝置中設(shè)定。

3結(jié)語

1）2500復(fù)卷機(jī)通過調(diào)試后，開車時的速度達(dá)到了1200m/min工作車速，經(jīng)過半年后的開車跑合和參數(shù)修正，開車速度達(dá)到1500m/min的工作車速。2）系統(tǒng)應(yīng)用變頻器豐富的軟件功能設(shè)計復(fù)卷機(jī)的恒張力和負(fù)荷分配控制系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用，提高了復(fù)卷機(jī)的車速和控制系統(tǒng)精度。友好的人機(jī)界面不僅使操作簡單，而且能動態(tài)監(jiān)控復(fù)卷機(jī)的運(yùn)行過程。通過OP面板修改和設(shè)定工藝參數(shù)，使維護(hù)更加方便，降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。

作者：余慧娟蔣愛麗水立單位：上海船舶設(shè)備研究所