一种全交流复卷机电气控制系统技术方案

一种全交流复卷机电气控制系统，采用交流变频的传动方式，以专用变频器为执行单元控制交流异步机，摒弃传统的直流传动调速方式，解决了张力恒定要求下退纸辊大范围调速的技术难题，达到了较高的性能价格比。该电气控制系统运行比较稳定、故障率较低、控制稳定、安全可靠，维护方便在连生产中起到了重要作用。

【技术实现步骤摘要】
一种全交流复卷机电气控制系统
本专利技术涉及一种全交流复卷机电气控制系统，适用于机械领域。
技术介绍
虽然直流电机具有很好的起制动性能、可大范围调速，且直流调速技术也较成熟，但是随着变频技术的飞速发展，交流调速电气传动已经上升为电气调速的主流，在各行各业已经得到广泛的应用。从性能价格比的角度分析，交流调速装置已经优于直流调速装置，因此在进行详尽的可行性分析的基础上，复卷机的电气传动控制系统也正在由直流传动向交流传动转变。但如何突破当前复卷机直流调速系统的主流地位，突破交流调速在复卷机电气控制中的瓶颈；如何研发出优越的全交流复卷机电气控制系统，是亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提出了一种全交流复卷机电气控制系统，采用交流变频的传动方式，以专用变频器为执行单元控制交流异步机，摒弃传统的直流传动调速方式，解决了张力恒定要求下退纸辊大范围调速的技术难题，达到了较高的性能价格比。本专利技术所采用的技术方案是：所述交流电控系统辅助设备的设计、压纸辊压力控制和动态补偿与直流电控系统的设计方法无明显区别，两系统的主要区别在于对主传动的应用与控制方面。所述压纸辊压力控制根据成品纸卷的直径，在PLC程序中调出压力曲线数据库，得到压力曲线对应值，从PLC的模拟输出口送到电液比例放大器，电液比例放大器转换成电流信号控制电液比例阀。所述控制系统采用直流母线并联，使复卷正常运行时退纸辊电机回馈的电能直接被前后底辊吸收，当急停时，退纸辊和前后底辊均有不同的能量回馈到直流侧，使直流母线上的电压升高过大，对该再生能量的处理可以采用直流母线上接制动斩波器，当电压升高到变频器的最大电压极限时，斩波器就把制动电阻器和变频器的中间回路接通，用制动电阻来消耗多余的电能。所述电气控制系统在控制系统中建立压力曲线数据库，通过PLC调用不同的压力曲线函数来控制压纸辊压力。本专利技术的有益效果是：该电气控制系统运行比较稳定、故障率较低、控制稳定、安全可靠，维护方便在连生产中起到了重要作用。附图说明图1是本专利技术的复卷机电气控制系统结构图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，交流电控系统辅助设备的设计、压纸辊压力控制和动态补偿与直流电控系统的设计方法无明显区别，两系统的主要区别在于对主传动的应用与控制方面。通过对ACS800系列专用变频器的了解，可使用主从应用宏参数模块通过内部的参数设置即可实现前、后底辊之间的力矩差程序控制和S型升降速特性。保持纸幅张力恒定用卷曲应用宏软件的内部功能模块组态即可完成。静止张力给定、超速检测、断纸检测、自动减速和逻辑控制部分等功能由PLC实现。触摸屏把速度给定、张力给定、卷径预置等通过RS485总线送到PLC，PLC根据操作信号对给定值处理，由数字量输出口或Modbus总线控制变频器的运行状态，从而实现调频调速。由于退纸辊变频器不支持Modbus通信协议，所以通过通信适配器实现Modbus协议到DDCS通信协议的转换，以便连到退纸辊变频器NAMC板的CHO通道。压纸辊压力控制根据成品纸卷的直径，在PLC程序中调出压力曲线数据库，得到压力曲线对应值，从PLC的模拟输出口送到电液比例放大器，电液比例放大器转换成电流信号控制电液比例阀。各变频器的速度反馈信号由编码器送到脉冲编码器模块(NTAC-02)，它提供了ACS800与数字脉冲编码器的接口。NTAC-02通过DDCS协议通讯链路与变频器相连，与变频器的NIOC标准I/O板一起，以环形结构与NAMC板的CH1通道相连。通过设定变频器的参数可对NTAC-02进行编程。模块与传动之间的通讯被激活后，模块中的参数会被拷贝到传动装置。完成速度的检测及反馈，形成闭环反馈系统。各变频器的直流侧通过快熔、接触器相连，同时连到制动斩波器上，由制动斩波器根据直流电压极限值控制制动电阻与变频器的直流侧接通或关断。为了满足成品纸卷内紧外松的要求，在设计前后底辊时需要转矩差程序控制，作为主传动单元的后底辊转速决定了复卷机的总车速，前底辊作为从传动单元跟随后底辊，实际运行过程中，前后底辊的速度是一致的，但是由于给定速度差的存在使得它们所承担的负荷转矩不同，起动时大部分转矩加于前底辊使纸卷绷紧，随着纸卷直径增大，前底辊转矩变小，后底辊转矩增大，直到相互匹配。无论采用直接张力还是间接张力的控制方式，退纸辊变频器卷取软件均使用卷径计算器。使用时，预设一个比较接近的卷径值、模块工作的最小线速度、卷轴直径和齿轮比。最大斜度设定要在卷径变化的合理范围内。当退纸辊运行在闭环速度调整时，张力校正直接改变速度给定值，以便调整纸幅张力。关键是对张力调节器PI参数和速度调节器PID参数的调整。当退纸辊运行在开环转矩控制时，张力调节器无效，关键是卷筒直径和齿轮比的调整。当退纸辊运行在闭环转矩调整时，张力校正直接改变转矩给定值，以便调整纸幅张力，关键是对张力调节器PI参数、直径和齿轮比的调整。当退纸辊引纸时，电动机处于电动状态；当退纸辊减速或复卷机运行时，异步电动机将处于再生发电制动状态，变频器的逆变器的6个回馈二极管将能量回馈到直流侧，同步转速下降，变频器的直流部分电压升高。所以要求退纸辊电动机四象限运行。如果在标准型的变频器中不采用其他措施，当发电制动状态时，回馈能量将导致中间回路的储能电容器的电压上升，最终导致装置中的“制动过电压保护”动作，故障停机，以保护变频装置的安全。在通用变频器中，对再生能量的处理方式有3种：①将能量耗散到与直流回路电容器并联的“制动电阻”中。②由并联在直流回路上的其他传动系统吸收。多机传动系统中每台单机的再生能量可以被充分利用，多台逆变器一般不会同时处于制动状态下，回馈到直流侧的能量，可以被正处于电动状态下的另一台逆变器所吸收。③使其回馈到电网。本系统采用直流母线并联，使复卷正常运行时退纸辊电机回馈的电能直接被前后底辊吸收。当急停时，退纸辊和前后底辊均有不同的能量回馈到直流侧，使直流母线上的电压升高过大，对该再生能量的处理可以采用直流母线上接制动斩波器，当电压升高到变频器的最大电压极限时，斩波器就把制动电阻器和变频器的中间回路接通，用制动电阻来消耗多余的电能。采用直流母线并联时，为保证变频器的安全，一般变频器间通过快熔和接触器相连。压纸辊压力一是保证纸卷与底辊之间产生足够的摩擦力，使之不打滑;二是压纸辊压力直接影响纸卷的硬度，因此要求成品纸卷与两底辊的接触点之间的压力保持恒定才能期望最佳的纸卷形态。而卷取过程中成品纸卷的直径、质量逐渐增大，成品纸卷与两底辊之间的接触点也随之发生变化，因此，为了达到成品纸卷与两底辊的接触点之间的压力恒定，就必须借释放压纸辊施加的压力来补偿纸卷质量和接触点的影响。同时，为了满足多种纸种复卷的要求，可在控制系统中建立压力曲线数据库，通过PLC调用不同的压力曲线函数来控制压纸辊压力。首先设置变频器应用宏99.02APPLICATIONMACRO为M/FCTRL(主从应用宏)。主机60.01MASTERLINKMODE为MASTER激活主机与从机通信，给定数值由60.07MASTERSIGNAL2(速度给定)和60.08MASTERSIGNAL3转矩给定)决定，系统默认为202和213;从机60.01为FOLLOWER且11.03EXT1REF本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全交流复卷机电气控制系统，其特征是：所述交流电控系统辅助设备的设计、压纸辊压力控制和动态补偿与直流电控系统的设计方法无明显区别，两系统的主要区别在于对主传动的应用与控制方面。

【技术特征摘要】
1.一种全交流复卷机电气控制系统，其特征是：所述交流电控系统辅助设备的设计、压纸辊压力控制和动态补偿与直流电控系统的设计方法无明显区别，两系统的主要区别在于对主传动的应用与控制方面。2.根据权利要求1所述的一种全交流复卷机电气控制系统，其特征是：所述压纸辊压力控制根据成品纸卷的直径，在PLC程序中调出压力曲线数据库，得到压力曲线对应值，从PLC的模拟输出口送到电液比例放大器，电液比例放大器转换成电流信号控制电液比例阀。3.根据权利要求1所述的一种全交流复卷机电气控制系统，其特征是：...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晓萍，
申请(专利权)人：周晓萍，
类型：发明
国别省市：辽宁,21