本文所设计的纸传动控制系统为应用美国AB变频器和西门子PLC所组成的控制网络来完成造纸机电气控制系统设计的;其电气传动控制系统是基于S7-300 PLC三级控制的交流变频调速控制系统。

1 、纸机对电气传动控制系统的要求

该造纸机的系统结构总图如图1所示。

图1 系统结构总图

该纸机正常运行对电气传动控制系统的要求基本有以下几点。

1.1纸机传动系统要有一定的稳速精度和快速动态响应。其中稳态精度±0.02-- 0.01%，动态精度0.1%-- 0.05%;

1.2工作速度要有较宽、均匀的调节范围，适应生产不同品种、定量的需要。调节范围为I=1：10之间;

1.3各传动分部间速比稳定、可调。为了使纸机可以生产良好的纸页和提高纸机正常工作时间，纸机各分部的速度必须是稳定、可调的。各分部的调速范围为±8～10%;

1.4 爬行速度。为方便检查、清洗聚酯网、压榨毛毯、以及检查各分部的运行情况，各分部应具有15～30米/分可调的爬行速度。但这样低速运转时间不宜过长，以减少无效的运行和机械磨损;

1.5 具有刚性或柔性连接的传动分部间，在维持速度链关系基础上，还须具有负荷动态调整的功能，以免造成由于负荷动态转移而引起有的分部因过载而过流，有的分部因轻载而过压;

1.6 各分部具有微升、微降功能，必要的显示功能，如线速度、电流、运行、故障信号等。相关联的分部具有单动、联动功能;

1.7 纸机传动控制系统，应具有良好接口能力，可与QCS控制、蒸汽控制等子系统上联上位工控机及工厂管理级计算机;

2 、纸机控制系统结构

我们的选型原则是：优化设计，程序通用化，界面美观化，使整个控制系统稳定性好、可靠性高、鲁棒性强。

纸机控制系统结构图如图2所示。该控制系统采用交流变频分部传动控制，三级控制方式。第一级为驱动级，变频器采用AB公司系列变频器，由闭环控制编码器反馈板，组成闭环控制系统。第二级为PLC控制系统，采用西门子S7-300 PLC ， S7-300与变频器组成Modbus总线控制网络，通讯速率可达19.2Kbit/s，并完成自动卷取及辅助部分的机电一体化功能;第三级为上位控制系统，采用DELL公司工控机,用于纸机传动系统状态监控，实现整个纸机自动控制。并可通过工业以太网与QCS系统、DCS系统、厂级管理级等联网，可实现纸机控制系统优化控制。

图2 控制系统结构图

3、 纸机电气传动控制系统的设计

3.1 系统硬件选型

硬件选择依据系统的控制精度、通讯速度、响应时间、高性价比、高可靠性的原则，选用SIEMENS S7 314PLC、CP340通信处理器，作为系统主控单元，控制整个系统。上位机选用采用DELL工控机,配置为“PIV2.0G/21”，用于纸机传动系统状态监控。

变频器选用Allen-Bradley公司的powerflex系列高性能矢量变频器，它设计紧凑，节省空间，给用户提供强大的电机速度控制功能，最大起动转矩可达150%的电机额定转矩;可变的PWM允许变频器在低频下输出更大的电流，数字PID功能提高了应用的灵活性，计时器、计数器、基本逻辑和步序逻辑功能可以减少硬件设计成本并简化控制方案，总之，powerflex系列高性能矢量变频器

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