Profibus-DP的復卷機控制設計范文
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《機電設備》2014年第二期
1控制系統設計
1.1控制方式根據復卷機工藝要求，利用profibus-dp總線組成復卷機三級控制網絡：1）第一級為變頻器控制級：采用ABBACS800系列，ABBDCS500傳動控制器，進線按產品說明書配置標準配置線路，加裝進，出線電抗器和諧波濾波器，配有組合閉環控制編碼器反饋CUVC板，組成閉環控制系統。通過矢量變頻器完成對前后底輥電機實現負荷分配控制，控制兩電機的轉矩按設定曲線運行，對放卷電機實現恒張力閉環控制。2）第二級為PLC控制系統：采用西門子公司S7315-2DP，ET200遠程I/O(備有30%冗余量)與現場信號連接。主要完成壓紙輥壓區壓力控制和對整個復卷機的操作控制。3）第三級為上位操作系統：人機界面采用OP270-10作為控制面板對整個復卷機傳動點進行操作和監控。PLC與變頻器和直流控制器及OP270-10等通過ROFI-BUS-DP通訊方式構成局域網絡，Profibus-DP現場級的高速數據傳輸，解決了自動控制系統（如PC、PLC等）通過高速串行總線與分散的現場設備（如遠程I／O、變頻器、電磁閥等）之間的通信任務。
1.2軟件實現控制系統設計選用SIEMENSS7-300型高性能CPU作為本機的核心，采用PROFIBUS-DP通訊方式，具有極強的運算能力和控制能力。工作流程由PLC完成，操作及顯示功能通過OP270-10實現，系統控制對象主要包括放紙輥電機、前后底輥電機、縱切裝置電機、弧形輥電機、導紙輥電機以及壓紙輥電機，整個設備的傳動形式為雙閉環全數字交流變頻驅動和直流發電機制動。
1.2.1放紙輥自動張力控制復卷機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，加入轉動慣量補償，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松外緊的一致性，在操作臺OP270-10面板上設置緊度控制，可根據各種紙的工藝要求設定不同的力矩差，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中加入進口電氣比例閥，通過直徑位移電位器檢測成品紙卷直徑，可設置不同曲線，控制比例閥，達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）自動調節平衡3）速度信號由PLC給出
1.2.5上下弧形輥和導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置，更有效保證了制動效果。2）放紙輥引紙時，采用現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節。3）輔助所有的控制回路（包括輔助電機及液壓，氣控系統元件等），輔助控制回路直接接入遠程I/O模塊，與PLC實現通訊，盡量減少了中間繼電器4）紙張計長功能在OP270-10操作面板上設置計長功能，紙達到設定長度自動停機5）斷紙后，設備自動停機，前后底輥，放紙輥自動緊急制動。6）機架上裝有輔助操作箱和急停按鈕。
2系統應用
本系統中按照工藝要求分為兩種工作狀態：系統工作狀態和引紙狀態，這兩種工作狀態的選擇可通過OP270觸摸屏上“工作/引紙”實現。升降速時間：30s～90s；緊急制動時間(包括前，后底輥，導紙輥和放紙輥)：≤10s；傳動精度：穩速精度為0.01%。當系統處于工作狀態時，此時張力應已經建立，通過OP270上的“運行”按鈕啟動系統，線速度給定通過“速度快升”按鈕將速度升至運行速度值，速度調整可通過“速度快降”、“速度為微升”和“速度微降”來實現。系統張力的給定通過“張力快升”實現，張力的調整由“張力快降”、“張力微升”和“張力微降”完成。系統運行狀態下的實際值和工作狀態可通過OP270上的顯示屏進線觀察。引紙：當系統工作在引紙狀態時，各個傳動點處于速度控制方式下，此時張力為0，各傳動可分別進行點動操作，點動速度在傳動裝置內設定；引紙時可通過“引紙”按鈕實現前后底輥和放紙輥以相同的速度運行，運行速度在傳動裝置中設定。
3結語
1）2500復卷機通過調試后，開車時的速度達到了1200m/min工作車速，經過半年后的開車跑合和參數修正，開車速度達到1500m/min的工作車速。2）系統應用變頻器豐富的軟件功能設計復卷機的恒張力和負荷分配控制系統，結合現場總線技術的應用，提高了復卷機的車速和控制系統精度。友好的人機界面不僅使操作簡單，而且能動態監控復卷機的運行過程。通過OP面板修改和設定工藝參數，使維護更加方便，降低了工人的勞動強度，提高了生產效率。
作者：余慧娟蔣愛麗水立單位：上海船舶設備研究所