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          造紙業主傳動 ·多機聯動

          RNB8造紙傳動中的應用

          一 引言

          造紙工業是我國的基礎工業之一。國內紙漿造紙企業數量大,分布廣。舊的造紙機傳動系統多采用直流電動機帶動各傳動輥軸的傳動方式,可做到無級調速,但由于碳刷的存在使維護相當麻煩。隨著交流變頻控制系統及通訊技術的發展,交流變頻傳動系統在新型造紙機上的應用越來越廣泛,調速范圍寬,調速性能好,節電,操作簡便?,F代化的造紙機系統采用上位機、PLC、變頻器交流電機構成的系統,完成紙機的監控、運行及生產管理。

          二 造紙工藝流程

          造紙機主要指使紙漿形成紙幅的分部聯動的全套設備,基本組成部分按照紙張形成的順序分為網部、壓榨、前干燥、后壓榨、后干燥、壓光機、卷紙機等。其工藝流程為:流漿箱輸出的紙漿在網部脫水成型,在壓榨部進行壓縮使紙層均勻,經過前干燥進行干燥,接著進入后壓榨進行施膠,再進入后干燥器烘干處理,然后利用壓光機使紙張平滑,最后通過卷紙機形成母紙卷。其工藝流程圖如下:

          圖1 造紙工藝流程圖


          三 造紙傳動控制系統構成及控制特點

          造紙工藝是一個連續生產過程,因此生產線的連續和有序控制成為造紙工藝的關鍵。近年來,大量變頻器進入造紙行業,并已取得良好的技術和市場效果,雷諾爾RNB8型高性能多傳逆變器具有良好的矢量控制特性和豐富的控制功能,強大的可編程邏輯模塊讓用戶可以靈活應用,滿足復雜工藝的控制要求。以山東天和紙業有限公司10號機傳動系統為例,控制部分主要由西門子PLC和雷諾爾RNB8系列逆變器組成,現場人機界面選用西門子觸摸屏,本系統共有傳動點38個。

          系統網絡圖如下:

          圖2 系統網絡圖

          3.1 系統精度指標

          在干擾信號(如負載,供電電壓,溫度)的影響下,可控變量設定值的最大偏差體現了傳動控制系統的穩定性。下述的偏差指可控變量在操作溫度時的最大偏移情況,亦即精度的最小水平。

          靜態速度控制精度:額定轉速情況下24 小時速度偏移≤0.05%;24 小時兩個相鄰傳動點的速度差≤0.05%;動態速度控制精度:有干擾(如負載變化)時的短時速度偏移≤0.1%

          3.2傳動工藝控制主要特點

          速度鏈功能:

          紙機以驅網輥為速度基準,其它傳動點需與之協調同步運行。

          整機具有全數字速度鏈功能,到卷紙速度為遞增,傳動系統停機再啟動時的速度和控制參數將保持停車前的狀態;

          負荷分配功能:

          網部的負荷分配:驅網輥為主傳動,運行在速度控制方式,真空伏輥、第一導網輥為輔傳動,運行在力矩控制方式;

          真空壓榨輥、真空壓榨下輥、吸移輥:真空壓榨輥為主傳動,運行在速度控制方式,真空壓榨下輥、吸移輥為從傳動,運行在力矩控制方式。二壓輥為主傳動,運行在速度控制方式,二壓膠輥為從傳動,運行在力矩控制方式,烘缸導輥傳動負荷分配;

          壓光機、施膠機、各烘缸毯輥做負荷分配。

          分部操作功能:

          具有啟動/停止、運行/爬行、升速/降速、點動/收緊等操作功能;

          烘缸傳動具有正反點動功能,利于維護和清理廢紙;

          壓光機和卷紙機具有軟張力控制功能。

          整機操作功能:

          整機正常停車;整機升/降速。

          四 雷諾爾RNB8型變頻器特點

          RNB8 是基于 RENLE高端變頻調速產品技術平臺開發的一款適用于全領域的全能型低壓交流傳動產品,可以滿足任何工業過程、自動化系統、用戶和企業的需求,為使用者在各 個行業和應用提供前所未有的兼容性和靈活性。

          RNB8 系列多機傳動逆變器,是一款定位多點傳動應用、高性能速度及轉矩控制、方便 和靈活系統集成的多機傳動驅動產品。RNB8 產品可以適用于各種應用場合,如:造紙機主 傳動生產線、紡織印染機、化纖塑料、印刷包裝等復雜系統的有較高性能要求的多點傳動的應用 場合。

          ○ 節省柜體空間書本型模塊化設計,適合多臺并排緊湊安裝,柜體空間利用率高。

          節能高效共直流母線連接,電動耗電和制動發電能量自動分配,節省制動能量消耗,電能 利用率高。

          電網污染小集中式供電,減小了變頻器輸入側對電網的諧波污染和 EMI干擾。

          通信技術采用 PROFIBUS-DP通訊,實現變頻器與變頻器、變頻器與上位機控制器 系統間的遠距離高速通訊。

          優異的多機同步控制性能多機同步控制具有快響應、高精度、強穩定性的優異性能,可實 現多臺電機帶荷動態同步運行。

          功能強大,靈活易用模塊化單元設計,功率擴容方便和靈活。產品有 I/O 和通訊接口,也預留有其他擴展接口。

          4.1 公共直流母線電氣接線圖

          公共直流母線系統電氣圖

          4.2 矢量控制

          該模式為建立在電機動態模型及矢量解耦控制原理基礎上建立的控制模式,理論上表現為外 部速度環、內部兩個電流環。該模式不需要速度反饋,可實現中等調速精度,調速范圍為 1:50。

          4.3 RNB8主/從控制功能實現

          主 / 從控制應用于多個電機同時驅動一個設備的場合,可將傳動之間的負載平均分配,這是 通過齒輪、鏈條、傳送帶等相互耦合的電機最理想的應用。

          外部控制信號通常只需連接到主機傳動上。主機通過 CAN通訊連接控制最多 8 個從機。外 部控制系統可通過主機讀取從機的反饋信息。

          主 / 從控制連接示意圖:

          根據電機的耦合方式分為剛性連接和柔性連接:

          ? 剛性連接是通過齒輪或鏈條固定連接實現,主 / 從電機之間速度需嚴格同步,控制時重點 實現負載轉矩的平均分配,可實現較高的動態響應特性。通常主機為速度控制,從機為轉矩控制。

          ? 柔性連接是通過傳送帶等設備連接實現,主 / 從電機之間允許有細微的速度差,所以無法 實現很高的動態響應特性。通常主機為速度控制,從機為速度控制或轉矩控制。

          主 / 從通訊

          RNB8 傳動主 / 從通訊基于 CAN總線通訊協議,主機向從機發送控制字、速度給定、轉矩給定等??刂茊卧?CAN總線通訊接口。

          主 / 從控制參數舉例說明

          在該例中,主 / 從機都為速度控制,從機轉矩限幅,主機由外部網絡通訊給定。

          主機設置:

          ? 設置為網絡給定,參數n0.01給定源選擇=5 網絡、n0.09命令源選擇 =3 網絡。

          ? 設置為無速度矢量控制,參數n0.08控制模式=4 無傳感器矢量。

          ? 設置外部網絡通訊,詳見參數組nF 通訊參數組。

          ? 設置 CAN總線地址,定義為主機,參數nF20 CAN總線地址 =1。

          從機設置:

          ? 設置為無速度矢量控制,參數n0.08控制模式=4 無傳感器矢量。

          ? 設置 CAN總線地址,定義為從機,參數nF.20 CAN總線地址=2 ~ 9。

          ? 選擇主 / 從控制模式,參數 CAN 總線聯機模式 =3 限幅跟隨。

          ? 激活負荷分配功能,參數nA.00負荷分配使能=1 有效。

          ? 選擇從機電流給定源,參數nA.04電流給定源=2CAN總線。

          ? 調整從機給定,設置參數nF.24從機給定修正系數。

          注意:

          ? 主機 / 從機地址唯一,不可重復。CAN總線地址設置為 1 時,定義為主機,地址 2 ~ 9, 為從機。詳見參數 nF.20 CAN總線地址。

          ? 根據主 / 從連接特性選擇主 / 從控制模式,詳見參數nF.23 CAN總線聯機模式。

          ? 主/ 從連接故障或報警信息、從機故障信息,均顯示在主機傳動上,用戶可

          根據故障信息提示及時處理。

          4.4 兼容性

          RNB8多傳逆變器兼容多款變頻產品通訊,如:ACS550/600/800,西門子6RA70/6SE70/MM440等。詳情請咨詢雷諾爾公司。

          產品應用案例

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