变频器的选型对调速系统的重要性是不言而喻的,但其外围控制系统与之有相辅相成、相互约制的关系。一个合理的控制系统,在于最大限度地发挥变频器的精度,并满足纸机的工艺要求,在此基础上,要充分考虑到系统的性价比和用户自身的维护能力。当前,国内造纸机变频调速分部传动系统有以下几种常用类型:
一、采用同步控制器的模拟控制系统
造纸机传动部的控制核心是速度链同步控制、负荷平衡控制、主从控制、张力控制等。本系统是利用集成运算放大器或单片机组成相关硬件控制电路,通过模拟量输出方式控制变频器。
这类控制系统不管其硬件电路如何搭配,但最终的速度设定都是模拟量,因此其速度精度主要取决于变频器的模拟给定精度、频率输出精度和系统电路设计的模拟输出精度,在变频器选型正确和系统设计得当的情况下,这类系统适合于工作车速150米/分以下、传动点数较少、结构较简单的纸机。由于这类系统的抗干扰能力较差,系统安装时应有严格的防干扰措施。这类系统的优点是操作维护方便、备品备件较普遍、经济性好。
二、采用PLC控制的模拟控制系统
该类系统是一个过渡产品,速度链的构成和其他控制算法通过PLC编程来完成,改善了输入侧的抗干扰性能,但输出仍采用PLC的D/A模拟转换来实现,因此,系统速度精度主要取决于PLC的D/A转换精度和变频器的模拟控制精度,这类系统如果配置合理可应用于工作车速180米/分以下、传动点数略多的纸机上。这类系统的控制核心是用PLC代替了速度链同步控制器,抗干扰性能略有改善,但PLC的增加一方面提高了系统成本;另一方面也给维护人员带来了一定的困难。
三、采用PLC控制的全数字控制系统
该类系统的控制核心是将PLC与变频器间的控制信号通过数字方式传输,最大限度地提高了系统的抗干扰性能和信号传输的精度,减少了现场布线,可以得到理想的开、闭环速度特性。当前常用的数字传输方式是采用RS485串行通讯、Profibus-DP、Device Net等现场总线。具体采用何种方式取决于纸机的结构、车速、传输距离、变频器的品牌、传动点数等条件。
全数字控制系统是一种高精度的控制系统,不同的数字控制方式适用于不同工作车速的各种纸机,其速度精度主要取决于控制软件,故障率低、抗干扰能力强、连线少、监控性好,是造纸机变频调速分部传动控制系统的发展方向。
以上三种控制系统在造纸机上均有广泛的应用。在选用控制系统时,一切应从纸机内在要求出发、贴进纸机、贴进工艺、尽量避免过高的配置和增加不必要的功能。
有条件的用户可在PLC控制系统的基础上,增加人机界面或工程师站,但要考虑到在模拟量控制方式下,监控只能是单向的,在数字方式下,虽然可实现双向监控,但其实际意义需要权衡,监视与操作完全依赖于人机界面对系统的可靠性、可维护性以及操作的方便性是有影响的。确实需要人机界面监控的用户建议增加一套按钮控制操作,以减少环境的影响、进一步方便操作、提高可靠性。
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