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基于现场总线的纸机电气传动控制系统的设计

孟宪坤  
【摘要】:造纸工业的发展直接关系整个国民经济的发展,在现代社会对各类纸张的消费水平在某种程度上标志着一个国家的文明程度。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高,人们对各类纸的消费需求越来越大,进而对纸机的自动化控制要求也越来越高。据此,本文结合纸机的生产工艺及其工作过程分析了纸机对其电气传动控制系统的设计要求,并按照对控制系统的要求分析研究了各分部的控制原理得出相应的控制方案。 本文首先介绍分析了现场总线技术的应用和工作过程,依据现场总线的特点及Profibus-DP主从站具有实现复杂控制系统通信的功能,采用SFC14“DRD_DAT”和SFC15“DPWR_DAT”来访问相应控制模块中的输入/输出数据,实现了纸机电气传动数据的高速传输,提高了整个控制网络的数据传输率及整个控制系统的可靠性和抗干扰性。 本文其次对PLC和编码器等相关硬件进行了选型的配置及设计;为了满足纸机具有较宽调速范围和较高的频率分辨率的要求,依据所需配置硬件特性选择了ACS800变频器,适应了纸机生产不同品种、不同定量的纸张的需要。 本文然后对整个软件系统的程序采用模块化结构的思想设计各种功能模块及子程序结构,通过PLC与OP27操作面板的连接显示整机的运行状态参数,从而使整机故障的诊断及连锁信号可以实时的通信显示,易于现场技术人员的的实时操作,更进一步保证了控制系统的稳定性,提高了抗干扰能力。在采用二叉树数据结构算法的基础上设计了速度链和负荷分配的控制结构,解决了纸机加速、减速、爬行、运行及负荷分配均匀等问题,满足了纸机正常生产与检修时的需要。 本文最后采用国内外较成熟的总体设计结构,即三级控制网络,变频器与电机等相关的控制设备构成第一控制级,通过Profibus-DP与整个控制系统的核心单元也就是第二控制级PLC进行数据的通信,PLC不仅可以通过Profibus-DP与现场的操作面板进行数据通信以达到实时控制的作用,而且又能通过高速的工业以太网与第三控制级即上位机管理操作控制室进行连接,最后设计了基于现场总线的纸机电气传动控制系统,该控制系统的设计解决了纸机整体复杂的控制系统难以控制的问题。 所设计的系统经过在实际生产中的投入运行,纸机的车速得到了进一步的提高,满足了纸机对控制系统的各项要求,且具有较高的稳定性和可靠性,提高了企业的生产效率及效益,促进了造纸工业自动化技术的发展水平,所以该系统的设计与研究的成果具有在工业应用中大力推广的价值。


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