基于Profibus DP的紙機傳動控制系統(tǒng)設計

三、控制系統(tǒng)完成的功能
　　
在紙機傳動控制系統(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，先對各傳動點進行數(shù)學抽象，確定速度鏈中各傳動點的編號，此編號應與傳動單元（本系統(tǒng)為逆變器）中設定的地址一致。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的數(shù)值，從而構(gòu)成整個速度鏈結(jié)構(gòu)。
　　
算法設計：

圖（三）速度鏈控制結(jié)構(gòu)示意

如圖（三）所示我們把紙機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的工作車速，調(diào)節(jié)其給定速度就調(diào)節(jié)了整個紙機車速。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行速度設定值，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，使其適應生產(chǎn)要求。相當于在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將對應在速度鏈上附加一正或負的偏移量則實現(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)。
　　
本速度鏈的設計不僅只是為實現(xiàn)紙機傳動控制要求，而且為后續(xù)的計算機優(yōu)化控制提供了可能。在PLC內(nèi)部有非常精確的傳動變比，我們設計為精度為0.001%，通過設定參數(shù)可以做到更高。這樣有精確的傳動變比上位計算機可以精確地記憶紙機傳動過程參數(shù)，當需要更換品種或車速時，上位計算機可以準確地將紙機運行參數(shù)傳入到PLC，由PLC執(zhí)行，將紙機調(diào)整到當前工作狀態(tài)。
　　
2．負荷分配控制
　　
在紙機傳動控制過程中經(jīng)常遇到由幾臺電機同時拖動同一負載的情況。例如壓榨部兩輥壓榨，上下傳動輥都有自己的傳動電機，通過加壓同步運行。所以類似這樣的傳動只有電動機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負載率相同，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，影響生產(chǎn)。因此這兩個傳動點之間需要進行負荷分配控制。
　　
負荷分配原理：在多電機傳動過程中要求各傳動點電機負載率相同，即δ=Pi/Pie相同（Pi為i電機所承擔負載功率，Pie為電機額定功率）。而且在負荷分配調(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)合的設計方法。