1  引言

在塑料、印染以及造紙紡織等業(yè)生產(chǎn)中，往往具有很多個同步傳動單機，每個機組都有各自獨立的拖動系統(tǒng)。與此同時，又要求各單元間被加工物(布匹、紙張等)的運行線速度能夠步調(diào)一致，即實現(xiàn)同步運動。造紙設(shè)備雖然種類繁多，傳動結(jié)構(gòu)也各異，但從系統(tǒng)組成來看都是由壓榨、烘干、壓光、卷取等幾個部分組成，各部分都有電機驅(qū)動。造紙工藝要求:設(shè)備傳動時應(yīng)保證紙在各部分傳送時具有恒定的速度及恒定的張緊度。目前造紙設(shè)備實現(xiàn)這個要求的最佳控制方案是變頻調(diào)速，而對變頻器的控制主要有兩類:一類是PLC控制，另一類是IPC機或工控機控制[1][2]。本文采用PLC控制來實現(xiàn)造紙機的同步傳動。

2  造紙機同步傳動系統(tǒng)

2.1  造紙生產(chǎn)線控制要求分析

圖1為造紙生產(chǎn)線操作臺的面板圖。由于該系統(tǒng)由多個單元組成，各單元要求保持同步，從而構(gòu)成同步傳動控制系統(tǒng)。對同步控制的要求:

圖1 操作臺布置圖

(1) 統(tǒng)調(diào):各單元要能夠同時升速和降速。統(tǒng)調(diào)是根據(jù)主指令單元(通常是一單元)對轉(zhuǎn)速的要求來進(jìn)行調(diào)節(jié)的。
(2) 局部微調(diào):當(dāng)操作人員發(fā)現(xiàn)某單元的速度不同步時，可以進(jìn)行微調(diào)(人工干預(yù))。微調(diào)時，該單元以后的各單元的轉(zhuǎn)速必須同時升速或降速，而不必逐個的進(jìn)行。
(3) 單獨微調(diào):在檢修和調(diào)試階段，或者遇到特殊情況，又必須能夠?qū)γ總€單元進(jìn)行單獨的微調(diào)。

假設(shè)該生產(chǎn)線由四個單元組成，各個單元的運行情況可以由各自的線速表直觀的顯示出來。

2.2  同步運行

(1) 當(dāng)進(jìn)行統(tǒng)調(diào)操作時，將單/統(tǒng)調(diào)開關(guān)切換到統(tǒng)的位置，通過統(tǒng)調(diào)按鈕的增/減對四個單元進(jìn)行同步控制;
(2) 當(dāng)發(fā)現(xiàn)某單元的速度不同步時，可以進(jìn)行同步微調(diào)，例如:當(dāng)2單元需要調(diào)節(jié)時，則2~4單元則同時升速或降速;
(3) 當(dāng)由于某種原因，某個個別單元速度跟不上時，這時需要進(jìn)行繃緊。對于造紙系統(tǒng)來說，需要按下繃緊按鈕，使其速度短暫提升一小段時間，達(dá)到繃緊效果。

為了便于操作人員直觀的了解系統(tǒng)運行情況，各個操作均有相應(yīng)的指示燈顯示。

2.3  造紙機同步傳動控制原理

(1) 變頻器的啟停

如圖2所示，以＃1單元的變頻器控制圖為例，SA13為變頻器的啟動開關(guān)，當(dāng)SA13接通時，運行指示燈LA11亮，停止指示燈LA12滅，此時變頻器處于運行狀態(tài);當(dāng)按下變頻器停止按鈕SA12時，線圈KA13失電，變頻器停止運行。

圖2 #1 變頻器控制圖

(2) 統(tǒng)/單調(diào)控制

統(tǒng)/單調(diào)開關(guān)SA11置于統(tǒng)調(diào)位置，此時，線圈KA12接通，生產(chǎn)系統(tǒng)處于統(tǒng)調(diào)狀態(tài)，通過同步器，可以使＃1~＃4同時進(jìn)行升速和降速調(diào)整。當(dāng)撥到單調(diào)位置時，線圈KA12失電，同時線圈KA11通電，進(jìn)入同步微調(diào)狀態(tài)。這時可以調(diào)整該變頻器及其以下的單元。

(3) 繃緊

當(dāng)常開開關(guān)SA14閉合，此時線圈KA14通電，此時變頻器會從外部得到一個瞬間稍高電壓，控制該單元轉(zhuǎn)速提升到正常水平;斷開SA14，恢復(fù)的統(tǒng)調(diào)狀態(tài)。

圖3為由4個控制單元組成的生產(chǎn)系統(tǒng)接線圖。

圖3 由4個控制單元組成的控制系統(tǒng)

2.4  造紙機同步傳動系統(tǒng)的PLC控制

采用歐姆龍公司的可編程序控制器CPM1A-40CDR-D對該造紙機同步系統(tǒng)進(jìn)行改造[3][4]，選擇兩個數(shù)字信號輸入端X1和X2，通過功能預(yù)置，作為升速和降速之用，同時，把繃緊功能整合到各單元的單獨微調(diào);改造后的控制系統(tǒng)圖如圖4所示。

圖4 采用PLC進(jìn)行控制的同步系統(tǒng)

(1) 控制原理

變頻器VFD-1至變頻器VFD-4的FWD端在得到輸入信號時，啟動;失去信號時，停止;

變頻器VFD-1的X1端子在統(tǒng)調(diào)升速和單調(diào)升速時得到信號，X2端子在統(tǒng)調(diào)降速和單調(diào)降速時得到信號;

變頻器VFD-2的X1端子在統(tǒng)調(diào)升速、2~4單元的同步微調(diào)升速和單調(diào)升速時得到信號，X2端子在統(tǒng)調(diào)降速、2~4單元的同步微調(diào)降速和單調(diào)降速時得到信號;

變頻器VFD-3的X1端子在統(tǒng)調(diào)升速、2~4單元的同步微調(diào)升速、3~4單元同步微調(diào)降速和單調(diào)升速時得到信號，X2端子在統(tǒng)調(diào)降速、2~4單元的同步微調(diào)降速、3~4單元同步微調(diào)降速和單調(diào)降速時得到信號;

變頻器VFD-4的X1端子在統(tǒng)調(diào)升速、2~4單元的同步微調(diào)升速、3~4單元同步微調(diào)降速和單調(diào)升速時得到信號，X2端子在統(tǒng)調(diào)降速、2~4單元的同步微調(diào)降速、3~4單元同步微調(diào)降速和單調(diào)降速時得到信號。

(2) I/O分配

該型號PLC的輸入端的I/O地址為:00000-00915;輸出端的I/O地址為:01000-01915。

I/O分配表附表所示。

附表 I/O分配表

(3) 梯形圖控制程序

造紙機同步系統(tǒng)的PLC控制梯形圖如圖5所示。

圖5 造紙機同步系統(tǒng)的PLC控制梯形圖

3  結(jié)束語

根據(jù)以上的設(shè)計，我們采用了歐姆龍公司的可編程序控制器CPM1A-40CDR-D、臺達(dá)VED-B變頻器和SCD同步器進(jìn)行了造紙機同步系統(tǒng)的試驗。在運行中效果良好，充分顯示出其功能較強、構(gòu)造簡單、便于維護(hù)和檢修、可靠性高等待點，達(dá)到了預(yù)期目的，具有廣闊的應(yīng)用空間。

本文摘自《PLC&FA》