浆板机直流传动控制系统变频改造

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摘要：浆板机电气控制系统是浆粕正常生产的基础，可靠性要求很高。我公司浆板机直流调速控制系统因设备老化及其本身存在的缺陷，已无法满足产量日异提高的现状，成为影响生产的瓶颈。变频调速控制系统恰恰可以满足生产现状的要求，与直流控制系统相比优点众多。因此，充分利用计划停机时间，在不影响生产的情况下，对直流调速控制系统逐步进行变频改造。通过改造，浆板机性能大幅提高，经济效益明显。

关键词：浆板机 直流传动控制 变频传动控制 经济效益

中图分类号：F416.44 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）05-0019-01

浆板机电气控制系统是浆粕正常生产的基础，可靠性要求很高。我公司浆板机直流调速控制系统因设备老化及其本身存在的缺陷，故障频发，已无法满足产量日异提高的现状，成为影响生产的瓶颈。经过综合论证、分析、设计，决定充分利用计划停机时间，在不影响生产的情况下，对直流调速控制系统逐步进行变频调速系统改造。

1 浆板机系统及其对电气传动控制要求

在我公司浆板机生产线的多传动系统中，浆料经布浆器均匀布浆、网部脱水成形后，湿浆通过三道压榨部压榨脱水，再进入三道烘干部烘干，前后共经过七个电气传动点组合而成。各分部传送着生产过程中的浆料。为保证浆板连续生产，各分部间的速度要求严格配合，否则，浆板不是断裂就是松垮下来，无法维持生产，所以控制系统必须保证车速的协调稳定。同时，浆板机各分部的速度必须是可以调节的，这样可以避免断头。各分部的调速范围为±1∶2以上，速度的静态精度

2 原直流控制系统及其存在缺陷

我公司直流控制系统采用KGSF04系列可控硅双闭环直流控制系统，于1988年投入运行。主电路采用三相桥式全控整流电路。控制电路采用电流闭环和速度闭环组成的双闭环控制系统。本系统整流柜采用积木化结构，分离元器件（包括电流调节器、速度调节器、输出器、六块触发器、六块可控硅、整流变压器、速度链及保护装置和各种电源），结构及线路复杂，占地面积大，调试麻烦，特别是系统调试，耗工耗时。电控装置的陈旧、落后，再加上线路老化、编号模糊、插件氧化、部分器件淘汰，必须进行系统改造。另外本系统的电动机采用的是Z2系列直流电动机，其结构复杂，特别是直流电动机的转子换向部分及速度反馈用的测速机，故障易发且维护麻烦。

3 变频改造

3.1 实施方案

将原直流系统利用计划停机时间，按故障率高的先更换的原则，逐台改造。首先根据负荷条件完成变频器及变频电动机的设备选型，并设计、绘制控制系统图、原理接线图，然后制定详细的施工方案。主要是在原直流柜的对面新装五面变频器控制柜，包括一面电源总柜。控制柜为购买柜体、元器件提前组装，变频器、PLC装配完后输入参数、梯形图，调试无误后，逐台更换电动机。原直流柜尽量保存完好。其中改造中要注意的是：首先把原直流柜中的速度链连接拆除，使原系统实行分部调速，互不影响，只要这样才可以逐台改造。其次，要注意测速励磁回路（串联），改造完一台后要将拆掉的测速机励磁短接，保证回路通路，并保证励磁电流与原电流相同。另外，由于Z2系列直流电动机与交流变频电动机的外形、安装尺寸不同，电机基础板需进行垫高，根据实际安装尺寸重新钻孔、攻丝。

3.2 系统配置

在变频控制系统中，采用S7-300系列PLC运用Profibus-DP协议通讯控制不同分部的ABB ACS800变频器，ACS800变频器通过现场控制对变频器调速，以达到控制浆板机的控制，操作台利用原操作台进行改造并加装OP270操作面板。系统站址分配为：OP270站址为1，PLC站址为2，网部站址为3，一压站址为4，二压站址为5，三压站址为6，一烘站址为7，二烘站址为8，三烘站址为9，使PLC与变频器之间建立上、下位机关系。在实际操作时，由按钮或操作面板键入并通讯进入PLC进行处理，PLC将计算结果按站址传输给各变频器执行。

3.3 系统简介

本系统中，由于ACS800变频器（下位机）给定由S7-300可编程控制器（上位机）通过Profibus-DP通讯传输实现，改变传输值就可达到变速要求。由于各分部传送着生产过程中的纸张，根据造纸工艺的要求，各分部间要求达到线速度比例协调（相邻两个分部间的线速度比值应保持恒定）其次，这种比例协调应具有微调功能，以调节相邻两分部间的速差，并且速度微调应该灵敏可靠，不应在调节过程中有明显的滞后现象。本系统中，采用Profibus协议通讯，结合PLC程序来完成速度链的控制，避免了运算放大器的速度链给定环节的信号漂移，提高稳定性。由于ACS800的特有的DTC控制模式，在对电机进行优化处理过程中，自动调整速度控制重要参数的设置值，大大提高静态和动态的控制精度，保证浆板机速度的稳定性，避免浆板断头，提高了生产效率。另外，通过连接OP270触模式操作面板，实现参数设置，集中控制，操作直观、简单，可以迅速进行系统统调、微调，可大大方便工艺人员的操作。

4 结语

在变频传动控制系统中，采用ABB ACS800变频器，控制方式为DTC控制模式，增加Profibus-DP通讯模块，由于信号通过光纤传输，不仅减少了干扰，同时也对干扰起到了隔离作用。用PLC S7-300强大的功能作为DP网络的上位机，提高浆板机传动控制精度，使浆板在传送过程中有效的避免了断头现象。我公司浆板机改造后的变频传动系统，自去年实施以来，浆板机运行状况良好，线速度稳定性明显改善，调速范围大大提高，故障率到现在为止为零，车速提高5m/h（还可大幅提高，现烘干部工艺达不到），产量提高，直接、间接经济效益明显，超出了改造前预期效果。