基于Profibus DP的紙機(jī)傳動控制系統(tǒng)設(shè)計

三、控制系統(tǒng)完成的功能
　　
在紙機(jī)傳動控制系統(tǒng)中，根據(jù)工藝要求需要實現(xiàn)以下幾個主要的控制。
　　
1．速度鏈控制
　　
速度鏈結(jié)構(gòu)采用二叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法，先對各傳動點進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象，確定速度鏈中各傳動點的編號，此編號應(yīng)與傳動單元（本系統(tǒng)為逆變器）中設(shè)定的地址一致。即任一傳動點由三個數(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，從而構(gòu)成整個速度鏈結(jié)構(gòu)。
　　
算法設(shè)計：

圖（三）速度鏈控制結(jié)構(gòu)示意

如圖（三）所示我們把紙機(jī)第一分部點作為速度鏈中的主節(jié)點，即它的給定速度就決定整個紙機(jī)的工作車速，調(diào)節(jié)其給定速度就調(diào)節(jié)了整個紙機(jī)車速。在PLC內(nèi)，我們檢測到車速調(diào)節(jié)信號則改變車速單元值，1點處的速度就為第一臺變頻器的運(yùn)行速度設(shè)定值，將其送第一臺變頻器執(zhí)行，并送給第二臺計算。第一分部的速度值乘以第二分部的變比b1/a則為第二臺變頻器的給定值。若第二分部速度不滿足運(yùn)行要求，說明第二分部變比不合適，可通過操作第二分部的加速、減速按鈕實現(xiàn)，PLC檢測到按鈕信號后調(diào)節(jié)b1即調(diào)整了變比，使其適應(yīng)生產(chǎn)要求。相當(dāng)于在PLC內(nèi)部有一個高精度的齒輪變速箱，可以任意無級調(diào)速。若正常生產(chǎn)中變比合適，某種原因需要用緊紙、松紙時，按下該分部緊紙、松紙按鈕，PLC將對應(yīng)在速度鏈上附加一正或負(fù)的偏移量則實現(xiàn)緊紙、松紙功能。圖中2點就包含了調(diào)速和緊紙、松紙等操作指令的速度值，將它送給第二臺變頻器執(zhí)行，同時送下一級計算。依此類推，構(gòu)成速度鏈控制系統(tǒng)。速度鏈的分支設(shè)計采用父子算法，可以構(gòu)成任意分支的速度鏈結(jié)構(gòu)。
　　
本速度鏈的設(shè)計不僅只是為實現(xiàn)紙機(jī)傳動控制要求，而且為后續(xù)的計算機(jī)優(yōu)化控制提供了可能。在PLC內(nèi)部有非常精確的傳動變比，我們設(shè)計為精度為0.001%，通過設(shè)定參數(shù)可以做到更高。這樣有精確的傳動變比上位計算機(jī)可以精確地記憶紙機(jī)傳動過程參數(shù)，當(dāng)需要更換品種或車速時，上位計算機(jī)可以準(zhǔn)確地將紙機(jī)運(yùn)行參數(shù)傳入到PLC，由PLC執(zhí)行，將紙機(jī)調(diào)整到當(dāng)前工作狀態(tài)。
　　
2．負(fù)荷分配控制
　　
在紙機(jī)傳動控制過程中經(jīng)常遇到由幾臺電機(jī)同時拖動同一負(fù)載的情況。例如壓榨部兩輥壓榨，上下傳動輥都有自己的傳動電機(jī)，通過加壓同步運(yùn)行。所以類似這樣的傳動只有電動機(jī)速度同步并不能滿足實際系統(tǒng)的工作要求，實際系統(tǒng)還要求各傳動點電機(jī)負(fù)載率相同，否則會造成一個傳動點由于過載而過流，另一傳動點則由于被拖動而過壓，由此可能造成傳動單元報警甚至停機(jī)，影響生產(chǎn)。因此這兩個傳動點之間需要進(jìn)行負(fù)荷分配控制。
　　
負(fù)荷分配原理：在多電機(jī)傳動過程中要求各傳動點電機(jī)負(fù)載率相同，即δ=Pi/Pie相同（Pi為i電機(jī)所承擔(dān)負(fù)載功率，Pie為電機(jī)額定功率）。而且在負(fù)荷分配調(diào)節(jié)過程中不能影響其它各分部的速度。所以我們采用速度鏈主鏈與子鏈相結(jié)合的設(shè)計方法。