Profibus-DP的复卷机控制设计范文

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Profibus-DP的复卷机控制设计

《机电设备》2014年第二期

1控制系统设计

1.1控制方式根据复卷机工艺要求，利用profibus-dp总线组成复卷机三级控制网络：1）第一级为变频器控制级：采用ABBACS800系列，ABBDCS500传动控制器，进线按产品说明书配置标准配置线路，加装进，出线电抗器和谐波滤波器，配有组合闭环控制编码器反馈CUVC板，组成闭环控制系统。通过矢量变频器完成对前后底辊电机实现负荷分配控制，控制两电机的转矩按设定曲线运行，对放卷电机实现恒张力闭环控制。2）第二级为PLC控制系统：采用西门子公司S7315-2DP，ET200远程I/O(备有30%冗余量)与现场信号连接。主要完成压纸辊压区压力控制和对整个复卷机的操作控制。3）第三级为上位操作系统：人机界面采用OP270-10作为控制面板对整个复卷机传动点进行操作和监控。PLC与变频器和直流控制器及OP270-10等通过ROFI-BUS-DP通讯方式构成局域网络，Profibus-DP现场级的高速数据传输，解决了自动控制系统（如PC、PLC等）通过高速串行总线与分散的现场设备（如远程I／O、变频器、电磁阀等）之间的通信任务。

1.2软件实现控制系统设计选用SIEMENSS7-300型高性能CPU作为本机的核心，采用PROFIBUS-DP通讯方式，具有极强的运算能力和控制能力。工作流程由PLC完成，操作及显示功能通过OP270-10实现，系统控制对象主要包括放纸辊电机、前后底辊电机、纵切装置电机、弧形辊电机、导纸辊电机以及压纸辊电机，整个设备的传动形式为双闭环全数字交流变频驱动和直流发电机制动。

1.2.1放纸辊自动张力控制复卷机中配置张力辊和张力传感器，在引纸时即能建立张力，保证起卷时张力平滑过渡。在运行过程中，通过张力的实测控制和张力间接控制，使纸张力保持恒定，同时在升速和降速过程中，加入转动惯量补偿，有效保证了纸幅张力自动控制的性能。

1.2.2前后底辊力矩差控制为有效保证成品纸卷的内松外紧的一致性，在操作台OP270-10面板上设置紧度控制，可根据各种纸的工艺要求设定不同的力矩差，通过成品纸卷直径位移电位器的检测，实现力矩差自动控制。

1.2.3压纸辊压力差控制在气压操作系统中加入进口电气比例阀，通过直径位移电位器检测成品纸卷直径，可设置不同曲线，控制比例阀，达到自动控制压力辊压力的目的。

1.2.4圆刀传动控制1）速度跟随后底辊2）电流（力矩）自动调节平衡3）速度信号由PLC给出

1.2.5上下弧形辊和导纸辊速度跟随后底辊控制速度跟随后底辊且略高，速度信号由PLC给出。

1.2.6其它控制及要求1）前后底辊和放纸辊均具备快停功能，在操作台和机架上二处安装紧接停车按钮，可通过快停按钮快速制动，使损失降到最小程度，紧停用于紧急故障时使用，采用能耗回馈制动，均能立即刹车。放纸辊制动装置的设置，更有效保证了制动效果。2）放纸辊引纸时，采用现场控制面板正向点动和反向点动按钮控制，速度用面板的电位器调节。3）辅助所有的控制回路（包括辅助电机及液压，气控系统元件等），辅助控制回路直接接入远程I/O模块，与PLC实现通讯，尽量减少了中间继电器4）纸张计长功能在OP270-10操作面板上设置计长功能，纸达到设定长度自动停机5）断纸后，设备自动停机，前后底辊，放纸辊自动紧急制动。6）机架上装有辅助操作箱和急停按钮。

2系统应用

本系统中按照工艺要求分为两种工作状态：系统工作状态和引纸状态，这两种工作状态的选择可通过OP270触摸屏上“工作/引纸”实现。升降速时间：30s～90s；紧急制动时间(包括前，后底辊，导纸辊和放纸辊)：≤10s；传动精度：稳速精度为0.01%。当系统处于工作状态时，此时张力应已经建立，通过OP270上的“运行”按钮启动系统，线速度给定通过“速度快升”按钮将速度升至运行速度值，速度调整可通过“速度快降”、“速度为微升”和“速度微降”来实现。系统张力的给定通过“张力快升”实现，张力的调整由“张力快降”、“张力微升”和“张力微降”完成。系统运行状态下的实际值和工作状态可通过OP270上的显示屏进线观察。引纸：当系统工作在引纸状态时，各个传动点处于速度控制方式下，此时张力为0，各传动可分别进行点动操作，点动速度在传动装置内设定；引纸时可通过“引纸”按钮实现前后底辊和放纸辊以相同的速度运行，运行速度在传动装置中设定。

3结语

1）2500复卷机通过调试后，开车时的速度达到了1200m/min工作车速，经过半年后的开车跑合和参数修正，开车速度达到1500m/min的工作车速。2）系统应用变频器丰富的软件功能设计复卷机的恒张力和负荷分配控制系统，结合现场总线技术的应用，提高了复卷机的车速和控制系统精度。友好的人机界面不仅使操作简单，而且能动态监控复卷机的运行过程。通过OP面板修改和设定工艺参数，使维护更加方便，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。