PLC在造紙機(jī)同步傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

在塑料、印染以及造紙紡織等業(yè)生產(chǎn)中，往往具有很多個(gè)同步傳動(dòng)單機(jī)，每個(gè)機(jī)組都有各自獨(dú)立的拖動(dòng)系統(tǒng)。與此同時(shí)，又要求各單元間被加工物(布匹、紙張等)的運(yùn)行線速度能夠步調(diào)一致，即實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動(dòng)。造紙?jiān)O(shè)備雖然種類(lèi)繁多，傳動(dòng)結(jié)構(gòu)也各異，但從系統(tǒng)組成來(lái)看都是由壓榨、烘干、壓光、卷取等幾個(gè)部分組成，各部分都有電機(jī)驅(qū)動(dòng)。造紙工藝要求:設(shè)備傳動(dòng)時(shí)應(yīng)保證紙?jiān)诟鞑糠謧魉蜁r(shí)具有恒定的速度及恒定的張緊度。目前造紙?jiān)O(shè)備實(shí)現(xiàn)這個(gè)要求的最佳控制方案是變頻調(diào)速，而對(duì)變頻器的控制主要有兩類(lèi):一類(lèi)是PLC控制，另一類(lèi)是IPC機(jī)或工控機(jī)控制[1][2]。本文采用PLC控制來(lái)實(shí)現(xiàn)造紙機(jī)的同步傳動(dòng)。

2 造紙機(jī)同步傳動(dòng)系統(tǒng)

2.1 造紙生產(chǎn)線控制要求分析

圖1為造紙生產(chǎn)線操作臺(tái)的面板圖。由于該系統(tǒng)由多個(gè)單元組成，各單元要求保持同步，從而構(gòu)成同步傳動(dòng)控制系統(tǒng)。對(duì)同步控制的要求:

圖1 操作臺(tái)布置圖

(1) 統(tǒng)調(diào):各單元要能夠同時(shí)升速和降速。統(tǒng)調(diào)是根據(jù)主指令單元(通常是一單元)對(duì)轉(zhuǎn)速的要求來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
(2) 局部微調(diào):當(dāng)操作人員發(fā)現(xiàn)某單元的速度不同步時(shí)，可以進(jìn)行微調(diào)(人工干預(yù))。微調(diào)時(shí)，該單元以后的各單元的轉(zhuǎn)速必須同時(shí)升速或降速，而不必逐個(gè)的進(jìn)行。
(3) 單獨(dú)微調(diào):在檢修和調(diào)試階段，或者遇到特殊情況，又必須能夠?qū)γ總€(gè)單元進(jìn)行單獨(dú)的微調(diào)。

假設(shè)該生產(chǎn)線由四個(gè)單元組成，各個(gè)單元的運(yùn)行情況可以由各自的線速表直觀的顯示出來(lái)。

2.2 同步運(yùn)行

(1) 當(dāng)進(jìn)行統(tǒng)調(diào)操作時(shí)，將單/統(tǒng)調(diào)開(kāi)關(guān)切換到統(tǒng)的位置，通過(guò)統(tǒng)調(diào)按鈕的增/減對(duì)四個(gè)單元進(jìn)行同步控制;
(2) 當(dāng)發(fā)現(xiàn)某單元的速度不同步時(shí)，可以進(jìn)行同步微調(diào)，例如:當(dāng)2單元需要調(diào)節(jié)時(shí)，則2~4單元?jiǎng)t同時(shí)升速或降速;
(3) 當(dāng)由于某種原因，某個(gè)個(gè)別單元速度跟不上時(shí)，這時(shí)需要進(jìn)行繃緊。對(duì)于造紙系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，需要按下繃緊按鈕，使其速度短暫提升一小段時(shí)間，達(dá)到繃緊效果。

為了便于操作人員直觀的了解系統(tǒng)運(yùn)行情況，各個(gè)操作均有相應(yīng)的指示燈顯示。

2.3 造紙機(jī)同步傳動(dòng)控制原理

(1) 變頻器的啟停

如圖2所示，以＃1單元的變頻器控制圖為例，SA13為變頻器的啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)SA13接通時(shí)，運(yùn)行指示燈LA11亮，停止指示燈LA12滅，此時(shí)變頻器處于運(yùn)行狀態(tài);當(dāng)按下變頻器停止按鈕SA12時(shí)，線圈KA13失電，變頻器停止運(yùn)行。

圖2 #1 變頻器控制圖

(2) 統(tǒng)/單調(diào)控制

統(tǒng)/單調(diào)開(kāi)關(guān)SA11置于統(tǒng)調(diào)位置，此時(shí)，線圈KA12接通，生產(chǎn)系統(tǒng)處于統(tǒng)調(diào)狀態(tài)，通過(guò)同步器，可以使＃1~＃4同時(shí)進(jìn)行升速和降速調(diào)整。當(dāng)撥到單調(diào)位置時(shí)，線圈KA12失電，同時(shí)線圈KA11通電，進(jìn)入同步微調(diào)狀態(tài)。這時(shí)可以調(diào)整該變頻器及其以下的單元。

(3) 繃緊

當(dāng)常開(kāi)開(kāi)關(guān)SA14閉合，此時(shí)線圈KA14通電，此時(shí)變頻器會(huì)從外部得到一個(gè)瞬間稍高電壓，控制該單元轉(zhuǎn)速提升到正常水平;斷開(kāi)SA14，恢復(fù)的統(tǒng)調(diào)狀態(tài)。

圖3為由4個(gè)控制單元組成的生產(chǎn)系統(tǒng)接線圖。

圖3 由4個(gè)控制單元組成的控制系統(tǒng)

2.4 造紙機(jī)同步傳動(dòng)系統(tǒng)的PLC控制

采用歐姆龍公司的可編程序控制器CPM1A-40CDR-D對(duì)該造紙機(jī)同步系統(tǒng)進(jìn)行改造[3][4]，選擇兩個(gè)數(shù)字信號(hào)輸入端X1和X2，通過(guò)功能預(yù)置，作為升速和降速之用，同時(shí)，把繃緊功能整合到各單元的單獨(dú)微調(diào);改造后的控制系統(tǒng)圖如圖4所示。

圖4 采用PLC進(jìn)行控制的同步系統(tǒng)

(1) 控制原理

變頻器VFD-1至變頻器VFD-4的FWD端在得到輸入信號(hào)時(shí)，啟動(dòng);失去信號(hào)時(shí)，停止;

變頻器VFD-1的X1端子在統(tǒng)調(diào)升速和單調(diào)升速時(shí)得到信號(hào)，X2端子在統(tǒng)調(diào)降速和單調(diào)降速時(shí)得到信號(hào);

變頻器VFD-2的X1端子在統(tǒng)調(diào)升速、2~4單元的同步微調(diào)升速和單調(diào)升速時(shí)得到信號(hào)，X2端子在統(tǒng)調(diào)降速、2~4單元的同步微調(diào)降速和單調(diào)降速時(shí)得到信號(hào);

變頻器VFD-3的X1端子在統(tǒng)調(diào)升速、2~4單元的同步微調(diào)升速、3~4單元同步微調(diào)降速和單調(diào)升速時(shí)得到信號(hào)，X2端子在統(tǒng)調(diào)降速、2~4單元的同步微調(diào)降速、3~4單元同步微調(diào)降速和單調(diào)降速時(shí)得到信號(hào);

變頻器VFD-4的X1端子在統(tǒng)調(diào)升速、2~4單元的同步微調(diào)升速、3~4單元同步微調(diào)降速和單調(diào)升速時(shí)得到信號(hào)，X2端子在統(tǒng)調(diào)降速、2~4單元的同步微調(diào)降速、3~4單元同步微調(diào)降速和單調(diào)降速時(shí)得到信號(hào)。

(2) I/O分配

該型號(hào)PLC的輸入端的I/O地址為:00000-00915;輸出端的I/O地址為:01000-01915。

I/O分配表附表所示。

附表 I/O分配表

(3) 梯形圖控制程序

造紙機(jī)同步系統(tǒng)的PLC控制梯形圖如圖5所示。

圖5 造紙機(jī)同步系統(tǒng)的PLC控制梯形圖

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)以上的設(shè)計(jì)，我們采用了歐姆龍公司的可編程序控制器CPM1A-40CDR-D、臺(tái)達(dá)VED-B變頻器和SCD同步器進(jìn)行了造紙機(jī)同步系統(tǒng)的試驗(yàn)。在運(yùn)行中效果良好，充分顯示出其功能較強(qiáng)、構(gòu)造簡(jiǎn)單、便于維護(hù)和檢修、可靠性高等待點(diǎn)，達(dá)到了預(yù)期目的，具有廣闊的應(yīng)用空間。