PLC在造纸机同步传动系统中的应用

PLC在造纸机同步传动系统中的应用

在塑料、印染以及造纸纺织等业生产中，往往具有很多个同步传动单机，每个机组都有各自独立的拖动系统。与此同时，又要求各单元间被加工物(布匹、纸张等)的运行线速度能够步调一致，即实现同步运动。造纸设备虽然种类繁多，传动结构也各异，但从系统组成来看都是由压榨、烘干、压光、卷取等几个部分组成，各部分都有电机驱动。造纸工艺要求:设备传动时应保证纸在各部分传送时具有恒定的速度及恒定的张紧度。目前造纸设备实现这个要求的最佳控制方案是变频调速，而对变频器的控制主要有两类:一类是PLC控制，另一类是IPC机或工控机控制[1][2]。本文采用PLC控制来实现造纸机的同步传动。

2 造纸机同步传动系统

2.1 造纸生产线控制要求分析

图1为造纸生产线操作台的面板图。由于该系统由多个单元组成，各单元要求保持同步，从而构成同步传动控制系统。对同步控制的要求:

图1 操作台布置图

(1) 统调:各单元要能够同时升速和降速。统调是根据主指令单元(通常是一单元)对转速的要求来进行调节的。
(2) 局部微调:当操作人员发现某单元的速度不同步时，可以进行微调(人工干预)。微调时，该单元以后的各单元的转速必须同时升速或降速，而不必逐个的进行。
(3) 单独微调:在检修和调试阶段，或者遇到特殊情况，又必须能够对每个单元进行单独的微调。

假设该生产线由四个单元组成，各个单元的运行情况可以由各自的线速表直观的显示出来。

2.2 同步运行

(1) 当进行统调操作时，将单/统调开关切换到统的位置，通过统调按钮的增/减对四个单元进行同步控制;
(2) 当发现某单元的速度不同步时，可以进行同步微调，例如:当2单元需要调节时，则2~4单元则同时升速或降速;
(3) 当由于某种原因，某个个别单元速度跟不上时，这时需要进行绷紧。对于造纸系统来说，需要按下绷紧按钮，使其速度短暂提升一小段时间，达到绷紧效果。

为了便于操作人员直观的了解系统运行情况，各个操作均有相应的指示灯显示。

2.3 造纸机同步传动控制原理

(1) 变频器的启停

如图2所示，以＃1单元的变频器控制图为例，SA13为变频器的启动开关，当SA13接通时，运行指示灯LA11亮，停止指示灯LA12灭，此时变频器处于运行状态;当按下变频器停止按钮SA12时，线圈KA13失电，变频器停止运行。

图2 #1 变频器控制图

(2) 统/单调控制

统/单调开关SA11置于统调位置，此时，线圈KA12接通，生产系统处于统调状态，通过同步器，可以使＃1~＃4同时进行升速和降速调整。当拨到单调位置时，线圈KA12失电，同时线圈KA11通电，进入同步微调状态。这时可以调整该变频器及其以下的单元。

(3) 绷紧

当常开开关SA14闭合，此时线圈KA14通电，此时变频器会从外部得到一个瞬间稍高电压，控制该单元转速提升到正常水平;断开SA14，恢复的统调状态。

图3为由4个控制单元组成的生产系统接线图。

图3 由4个控制单元组成的控制系统

2.4 造纸机同步传动系统的PLC控制

采用欧姆龙公司的可编程序控制器CPM1A-40CDR-D对该造纸机同步系统进行改造[3][4]，选择两个数字信号输入端X1和X2，通过功能预置，作为升速和降速之用，同时，把绷紧功能整合到各单元的单独微调;改造后的控制系统图如图4所示。

图4 采用PLC进行控制的同步系统

(1) 控制原理

变频器VFD-1至变频器VFD-4的FWD端在得到输入信号时，启动;失去信号时，停止;

变频器VFD-1的X1端子在统调升速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速和单调降速时得到信号;

变频器VFD-2的X1端子在统调升速、2~4单元的同步微调升速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速、2~4单元的同步微调降速和单调降速时得到信号;

变频器VFD-3的X1端子在统调升速、2~4单元的同步微调升速、3~4单元同步微调降速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速、2~4单元的同步微调降速、3~4单元同步微调降速和单调降速时得到信号;

变频器VFD-4的X1端子在统调升速、2~4单元的同步微调升速、3~4单元同步微调降速和单调升速时得到信号，X2端子在统调降速、2~4单元的同步微调降速、3~4单元同步微调降速和单调降速时得到信号。

(2) I/O分配

该型号PLC的输入端的I/O地址为:00000-00915;输出端的I/O地址为:01000-01915。

I/O分配表附表所示。

附表 I/O分配表

(3) 梯形图控制程序

造纸机同步系统的PLC控制梯形图如图5所示。

图5 造纸机同步系统的PLC控制梯形图

3 结束语

根据以上的设计，我们采用了欧姆龙公司的可编程序控制器CPM1A-40CDR-D、台达VED-B变频器和SCD同步器进行了造纸机同步系统的试验。在运行中效果良好，充分显示出其功能较强、构造简单、便于维护和检修、可靠性高等待点，达到了预期目的，具有广阔的应用空间。