倍福el1702 倍福數(shù)字量模塊 倍?？夹g(shù)設(shè)計(jì)規(guī)劃BECKHOFF倍福
機(jī)電氣傳動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
3.1 系統(tǒng)硬件選型
硬件選擇依據(jù)系統(tǒng)的控制精度、通訊速度、響應(yīng)時間、高性價比、高可靠性的原則，選用SIEMENS S7 314PLC、CP340通信處理器，作為系統(tǒng)主控單元，控制整個系統(tǒng)。上位機(jī)選用采用DELL工控機(jī),配置為“PIV2.0G/21”，用于紙機(jī)傳動系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控。
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變頻器選用Allen-Bradley公司的powerflex系列高性能矢量變頻器，它設(shè)計(jì)緊湊，節(jié)省空間，給用戶提供強(qiáng)大的電機(jī)速度控制功能，最大起動轉(zhuǎn)矩可達(dá)150%的電機(jī)額定轉(zhuǎn)矩;可變的PWM允許變頻器在低頻下輸出更大的電流，數(shù)字PID功能提高了應(yīng)用的靈活性，計(jì)時器、計(jì)數(shù)器、基本邏輯和步序邏輯功能可以減少硬件設(shè)計(jì)成本并簡化控制方案，總之，powerflex系列高性能矢量變頻器的精巧設(shè)計(jì)可較理想地滿足該機(jī)的高傳動性能的需要。該紙機(jī)的電氣控制原理圖如圖3所示倍福el1702 倍福數(shù)字量模塊 倍?？夹g(shù)設(shè)計(jì)規(guī)劃BECKHOFF倍福。
圖3 紙機(jī)電氣控制原理圖
3.2 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)
程序模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各種功能以子程序結(jié)構(gòu)適時調(diào)用實(shí)現(xiàn);程序采用循環(huán)掃描方式對速度鏈上的傳動點(diǎn)進(jìn)行處理，提高程序執(zhí)行效率;程序設(shè)計(jì)通用性強(qiáng)，并具有必要的保護(hù)功能和一定的智能性。主程序的流程如圖4示。
圖4 主程序流程圖
3.2.1速度鏈設(shè)計(jì)
(1) 速度鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。速度鏈結(jié)構(gòu)采用二叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法，先對各傳動點(diǎn)進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象，確定速度鏈中各傳動點(diǎn)編號，此編號應(yīng)與變頻器設(shè)定的地址一致。即任一傳動點(diǎn)由3個數(shù)據(jù)(“父子兄”或“父子弟”)確定其在速度鏈中的位置，填入位置寄存器相應(yīng)的數(shù)值。由此可構(gòu)成滿足該機(jī)正常工作需要的速度鏈結(jié)構(gòu)倍福el1702 倍福數(shù)字量模塊 倍?？夹g(shù)設(shè)計(jì)規(guī)劃BECKHOFF倍福。
(2) 算法設(shè)計(jì)。速度鏈的設(shè)計(jì)采用了調(diào)節(jié)變比的控制方法實(shí)現(xiàn)速度鏈功能,把壓榨作為速度鏈中的主節(jié)點(diǎn)，該點(diǎn)速度即紙機(jī)的工作車速，調(diào)節(jié)其速度即調(diào)節(jié)整機(jī)車速。其它各分部點(diǎn)的速度由該點(diǎn)車速乘以相應(yīng)的變比得到。由PLC檢測其它分部車速調(diào)節(jié)信號，通過操作該部增、減按紐的操作改變其速比，則改變相應(yīng)分部的車速。
3.2.2 負(fù)荷分配設(shè)計(jì)
該紙機(jī)傳動結(jié)構(gòu)上有柔性聯(lián)結(jié)的傳動點(diǎn)，烘缸部和壓榨部。它們之間不僅要求速度同步還需要負(fù)載率均衡，否則會造成一個傳動點(diǎn)由于過載而過流，而另一傳動點(diǎn)則由于被帶動而過壓，影響正常抄紙，甚至可能撕壞毛布，損壞變頻器、機(jī)械設(shè)備。因此這兩個傳動部分的傳動點(diǎn)之間需要負(fù)荷分配自動控制。
負(fù)荷分配工作原理：假設(shè)P1e、P2e為兩臺電機(jī)額定功率，Pe為額定總負(fù)載功率，Pe= P1e+P2e 。P為實(shí)際總負(fù)載功率，P1、P2為電機(jī)實(shí)際負(fù)載功率，則P= P1+ P2。系統(tǒng)工作要求 P1=P*P1e/Pe ，P2=P*P2e/Pe，兩個值相差≤3%。
由于電機(jī)功率是一間控制接量。實(shí)際控制以電機(jī)定子轉(zhuǎn)矩代替電機(jī)功率進(jìn)行計(jì)算。
PLC采樣各分部電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，計(jì)算每一組的總負(fù)荷轉(zhuǎn)矩，根據(jù)總負(fù)荷轉(zhuǎn)矩計(jì)算負(fù)載平衡時的期望轉(zhuǎn)矩值。計(jì)算平均負(fù)荷轉(zhuǎn)矩方法如下公式所示倍福el1702 倍福數(shù)字量模塊 倍?？夹g(shù)設(shè)計(jì)規(guī)劃BECKHOFF倍福。
