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MM440變頻器在2400/160薄頁紙機中的應用
Application of the MM440 inverter in the control of the 2400/160 paper machine
上海眾運電氣設備工程有限公司池年虎
摘要：
在普通的造紙機傳動控製係統中，以速度控製為基礎，根據工藝要求，在網部、壓榨部、施膠等分部需結合符合分配控製。
關鍵字： 速度控製負荷分配控製PID調節器
Abstract:
The motor-drive system in the paper machine is based on the speed control, including the load-sharing control when the machine is on demand.
Key words: speed-control load-share control PID technology controller
一概述
1. 造紙機對電氣傳動自動化控製的要求
1.1 穩速的要求：
zaozhijiyouzhijiangdaoxingchengzhizhang，xujingguoduogefenbu，yincishiyigeduodanyuandesuduxietiaoxitong，gegefenbujiandesuduyaoqiuyangepeihe，genjugongyiliucheng，yibanyouyixiaguanxi：隻要其中一個分部速度不穩，就會無法維持生產，紙幅不是斷裂，就是鬆垮下來。如果整台紙機車速不穩，就不能保證紙張的定量（每平方米紙頁的重量）不變。因此要求紙機的各分部都能穩速。但是,在實際運行中，有許多幹擾因素破壞速度的穩定，例如電網電壓的波動、頻率的變化、負載的波動、溫wen度du的de變bian化hua等deng等deng，對dui電dian氣qi傳chuan動dong自zi動dong化hua控kong製zhi的de要yao求qiu是shi克ke服fu這zhe些xie幹gan擾rao的de影ying響xiang，保bao證zheng車che速su的de穩wen定ding。不bu同tong紙zhi機ji，對dui穩wen速su精jing度du的de要yao求qiu是shi不bu同tong的de，所suo以yi對dui電dian氣qi傳chuan動dong的de要yao求qiu也ye有you區qu別bie，一yi般ban來lai說shuo，薄bo型xing紙zhi或huo大da型xing高gao速su紙zhi機ji對dui此ci要yao求qiu較jiao高gao些xie。
1.2變速的要求：
紙機正常工作時，由於工藝上的變化而改變速度的範圍不大，一般隻在10－15％左右，在紙機調整時，如檢查銅網、壓榨部換毛毯，烘幹部換大布或預熱等需低速爬行，車速將降至20米/分左右，此時對穩速沒有要求。
1.3平穩起動的要求：
紙機中有的分部要求平穩起動，例如網部起動太快就會損壞銅網；烘缸和壓光兩個分部傳動慣量比較大，起動太猛會把機械連軸扭斷，因此要求整個係統能平穩起動，而且各分部要能單獨起動和停止。
1.4各分部調速的要求：
如ru圖tu一yi，造zao紙zhi機ji工gong藝yi流liu程cheng圖tu，紙zhi機ji上shang的de紙zhi受shou到dao牽qian引yin力li的de作zuo用yong，在zai濕shi部bu產chan生sheng縱zong向xiang伸shen長chang，在zai幹gan部bu開kai始shi時shi紙zhi張zhang的de縱zong向xiang繼ji續xu伸shen長chang，當dang紙zhi張zhang含han水shui量liang降jiang低di後hou，紙zhi張zhang減jian少shao縱zong向xiang伸shen長chang變bian形xing，在zai紙zhi張zhang進jin入ru壓ya光guang機ji和he卷juan紙zhi機ji時shi，紙zhi張zhang再zai度du牽qian引yin而er伸shen長chang，因yin此ci在zai整zheng個ge紙zhi機ji生sheng產chan線xian中zhong，各ge個ge分fen部bu的de速su度du是shi不bu同tong的de，這zhe樣yang可ke以yi保bao持chi紙zhi幅fu張zhang力li。同tong時shi，紙zhi機ji各ge分fen部bu的de速su度du必bi須xu是shi可ke以yi調tiao節jie的de，這zhe樣yang可ke以yi避bi免mian椒jiao沙sha諢hun蟣ji兩liang舳zhu賢xian罰fa鞣rou植zhi康kang乃nai俁yu鵲que鶻gu詵shen段duan?10－15％)。
由於造紙機無須頻繁起動，而工藝要求的變速範圍也不大，所以達到穩速是電氣傳動自控最主要的目標。
2. 2400/160紙機概況
2400/160紙機生產定量為17－30g/m2的薄頁紙，設計車速為160米/分，紙幅在長網中成形，通過複合壓榨脫水，再經五組烘缸烘幹，紙幅經過冷缸後分切，由卷紙機卷成母紙卷。紙機分為部傳動，共15個傳動點，總裝機容量為202kW。如圖.
二，紙機傳動圖
二係統配置
在控製係統中，采用S7－200係列PLC運用USS協議通訊控製不同分部的MM440變頻器，MM440對電機變頻調速，從而達到紙機傳動的控製，采用操作台控製按鈕操作。具體配置如下：
CPU226
DI模塊
DO模塊
總線連接器
屏蔽雙絞線
MM440變頻器（軟件版本：V1.16）
進線電抗器
 三MM440變頻器特點
1. 豐富的控製功能：
可以滿足各行業的驅動控製要求，在本控製係統中，采用矢量控製方式來驅動各分部電機；
2. 強大的通訊功能：
具有標準的RS485接口，方便上位機通訊，PROFIBUS通訊可選件可以將MM440掛上開放的、快速的DP網上，實現高性能的通訊控製
3. 自由功能塊和BICO技術：
MM440具有區別一般通用變頻器的自由塊和BICO技術，可以實現靈活的組態設計，完成工藝複雜的控製要求；
4. 多種參數設置方式：
通過基本操作板、高級操作麵板進行參數設置，也可利用SIMOVIS和DRIVEMONITER 調試軟件進行參數設置，同時可以運用調試軟件監視控製中的過程值。
四2400/160紙機的電氣控製
1. 紙機速度鏈
由於各分部傳送著生產過程中的紙張，根據造紙工藝的要求，各分部間要求達到線速度比例協調（相鄰兩個分部間的線速度比值應保持恒定），高精度地、可靠地保持這個比例係數是保證產品質量、生sheng產chan正zheng常chang運yun行xing的de重zhong要yao條tiao件jian，任ren何he原yuan因yin破po壞huai這zhe種zhong比bi例li協xie調tiao，就jiu會hui降jiang低di產chan品pin質zhi量liang。同tong時shi，紙zhi機ji的de這zhe種zhong速su度du比bi例li協xie調tiao關guan係xi應ying在zai該gai變bian車che速su或huo停ting機ji後hou重zhong新xin開kai機ji時shi繼ji續xu保bao持chi，而er不bu需xu重zhong新xin調tiao節jie。其qi次ci，這zhe種zhong比bi例li協xie調tiao應ying具ju有you微wei調tiao功gong能neng，以yi調tiao節jie相xiang鄰lin兩liang分fen部bu間jian的de速su差cha，避bi免mian紙zhi張zhang在zai傳chuan送song過guo程cheng中zhong的de鬆song弛chi和he繃beng緊jin現xian象xiang，並bing且qie速su度du微wei調tiao應ying該gai靈ling敏min、可靠，不應在調過程中有明顯的滯後現象。比例協調關係如下： 在2400/160紙機中，采用USS協議通訊結合PLC程序來完成速度鏈的控製，避免了運算放大器的速度鏈給定環節的信號漂移，提高了穩定性。
2. 速度控製
不同紙機、同一紙機生產不同紙種，在速度控製要求上，有不同的要求。但紙機對電氣傳動控製統一要求為穩速、變速，對低速紙機的速度控製，控製係統隻需達到此要求即可滿足紙機的連續運轉。本控製係統中，由於MM440給定由S7－226通訊傳輸實現，改變傳輸值就可達到變速要求。
本台紙機生產薄頁紙，對速度的穩定性及動態響應性有較高的要求。由於MM440的(de)矢(shi)量(liang)控(kong)製(zhi)，在(zai)對(dui)電(dian)機(ji)進(jin)行(xing)優(you)化(hua)處(chu)理(li)過(guo)程(cheng)中(zhong)，自(zi)動(dong)調(tiao)整(zheng)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)重(zhong)要(yao)參(can)數(shu)的(de)設(she)置(zhi)值(zhi)，大(da)大(da)提(ti)高(gao)靜(jing)態(tai)和(he)動(dong)態(tai)的(de)控(kong)製(zhi)精(jing)度(du)，避(bi)免(mian)了(le)斷(duan)紙(zhi)，提(ti)高(gao)了(le)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)。
3. 負荷分配控製
在壓榨部中，多個傳動共處於同一毛布圈路內。如圖：負(fu)荷(he)分(fen)配(pei)控(kong)製(zhi)圖(tu)。這(zhe)幾(ji)處(chu)傳(chuan)動(dong)要(yao)求(qiu)負(fu)荷(he)進(jin)行(xing)比(bi)例(li)分(fen)配(pei)，即(ji)負(fu)荷(he)分(fen)配(pei)控(kong)製(zhi)。主(zhu)傳(chuan)動(dong)采(cai)用(yong)基(ji)本(ben)的(de)速(su)度(du)控(kong)製(zhi)方(fang)式(shi)，從(cong)傳(chuan)動(dong)采(cai)用(yong)負(fu)荷(he)分(fen)配(pei)控(kong)製(zhi)。在(zai)控(kong)製(zhi)中(zhong)，運(yun)用(yong)MM440內部PID調節器，主傳動的電流實際值作為給定值（VSP），從傳動的電流實際值作為反饋值（VPV），經PID調節後生成的值，作為附加給定疊加到速度給定通道。（如圖：負荷分配控製。）實現負荷分配的過程控製。
五控製係統特征
1.控製係統簡單且經濟
在係統中采用S7－200PLC自由通訊口方式通訊，且在MM440上具有RS485接口，從而可以方便實現變頻器給定的數字化控製。在控製係統要求不高的場合，本係統簡單而經濟，不僅PLC程序簡單，而且硬件上無需添加通訊接口。
2. 進線電抗器保護變頻器
youyushijigongzuoxianchangdefuzahuanjing，wangwanghuidaozhidianwangdebodong，chanshenggaocixiebo。jinxiandiankangqibimianlezhexieyinsuduibianpinqideyingxiang，baohulebianpinqidezhengliudanyuan。
3. 矢量控製
MM440變頻器的矢量控製，提高動態響應能力，克服紙機由於工藝參數的變化引起的速度波動，保證紙機速度的穩定性。
六結論
本控製係統，是為隸屬華川紙業集團浙江義烏雙峰紙業有限公司2400/160薄頁紙機配套的傳動控製係統。自5月初調試運行至今，紙機正常生產，MM440變頻器運行良好。
在控製係統中，采用軟件版本V1.1.6的MM440，控製方式為開環控製。2400/160薄頁紙機，其設計車速為160m/min，而MM440變頻器的設定值在串行通訊時為0.01Hz，在分部之間速度調節改變牽引力時，能夠滿足本台紙機的控製要求。當在高速、生產低定量紙種的紙機傳動係統中運用MM440時，其軟件版本應高於V2.0以上，使速度控製方式為閉環矢量控製，增加PROFIBUS通訊模塊，將MM440作為DP網絡的從站，提高紙機傳動控製精度，達到高速紙機的要求。
MM440是SIEMENS全新一代變頻器，其許多功能類似於6SE70變頻器，但其功能不如6SE70強大，分辨率、控製精度也低於6SE70。但是，在版本V2.0推出且功率達到250KW之後，在國內中小型造紙機中，MM440變頻器將廣闊的應用。
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