一 引言

造紙工業(yè)是我國的基礎(chǔ)工業(yè)之一。國內(nèi)紙漿造紙企業(yè)數(shù)量大，分布廣。舊的造紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)多采用直流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)各傳動(dòng)輥軸的傳動(dòng)方式，可做到無級調(diào)速，但由于碳刷的存在使維護(hù)相當(dāng)麻煩。隨著交流變頻控制系統(tǒng)及通訊技術(shù)的發(fā)展，交流變頻傳動(dòng)系統(tǒng)在新型造紙機(jī)上的應(yīng)用越來越廣泛，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能好，節(jié)電，操作簡便?，F(xiàn)代化的造紙機(jī)系統(tǒng)采用上位機(jī)、PLC、變頻器交流電機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)，完成紙機(jī)的監(jiān)控、運(yùn)行及生產(chǎn)管理。

二 造紙工藝流程

造紙機(jī)主要指使紙漿形成紙幅的分部聯(lián)動(dòng)的全套設(shè)備,基本組成部分按照紙張形成的順序分為網(wǎng)部、壓榨、前干燥、后壓榨、后干燥、壓光機(jī)、卷紙機(jī)等。其工藝流程為：流漿箱輸出的紙漿在網(wǎng)部脫水成型，在壓榨部進(jìn)行壓縮使紙層均勻，經(jīng)過前干燥進(jìn)行干燥，接著進(jìn)入后壓榨進(jìn)行施膠，再進(jìn)入后干燥器烘干處理，然后利用壓光機(jī)使紙張平滑，最后通過卷紙機(jī)形成母紙卷。其工藝流程圖如下：

圖1 造紙工藝流程圖

三 造紙傳動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成及控制特點(diǎn)

造紙工藝是一個(gè)連續(xù)生產(chǎn)過程，因此生產(chǎn)線的連續(xù)和有序控制成為造紙工藝的關(guān)鍵。近年來，大量變頻器進(jìn)入造紙行業(yè)，并已取得良好的技術(shù)和市場效果，雷諾爾RNB8型高性能多傳逆變器具有良好的矢量控制特性和豐富的控制功能，強(qiáng)大的可編程邏輯模塊讓用戶可以靈活應(yīng)用，滿足復(fù)雜工藝的控制要求。以山東天和紙業(yè)有限公司10號機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)為例，控制部分主要由西門子PLC和雷諾爾RNB8系列逆變器組成，現(xiàn)場人機(jī)界面選用西門子觸摸屏,本系統(tǒng)共有傳動(dòng)點(diǎn)38個(gè)。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如下：

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖

3.1 系統(tǒng)精度指標(biāo)

在干擾信號（如負(fù)載，供電電壓，溫度）的影響下，可控變量設(shè)定值的最大偏差體現(xiàn)了傳動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。下述的偏差指可控變量在操作溫度時(shí)的最大偏移情況，亦即精度的最小水平。

靜態(tài)速度控制精度：額定轉(zhuǎn)速情況下24 小時(shí)速度偏移≤0.05%；24 小時(shí)兩個(gè)相鄰傳動(dòng)點(diǎn)的速度差≤0.05%；動(dòng)態(tài)速度控制精度：有干擾（如負(fù)載變化）時(shí)的短時(shí)速度偏移≤0.1%

3.2傳動(dòng)工藝控制主要特點(diǎn)

速度鏈功能：

紙機(jī)以驅(qū)網(wǎng)輥為速度基準(zhǔn)，其它傳動(dòng)點(diǎn)需與之協(xié)調(diào)同步運(yùn)行。

整機(jī)具有全數(shù)字速度鏈功能，到卷紙速度為遞增，傳動(dòng)系統(tǒng)停機(jī)再啟動(dòng)時(shí)的速度和控制參數(shù)將保持停車前的狀態(tài)；

負(fù)荷分配功能：

網(wǎng)部的負(fù)荷分配：驅(qū)網(wǎng)輥為主傳動(dòng)，運(yùn)行在速度控制方式，真空伏輥、第一導(dǎo)網(wǎng)輥為輔傳動(dòng)，運(yùn)行在力矩控制方式；

真空壓榨輥、真空壓榨下輥、吸移輥：真空壓榨輥為主傳動(dòng)，運(yùn)行在速度控制方式，真空壓榨下輥、吸移輥為從傳動(dòng)，運(yùn)行在力矩控制方式。二壓輥為主傳動(dòng)，運(yùn)行在速度控制方式，二壓膠輥為從傳動(dòng)，運(yùn)行在力矩控制方式，烘缸導(dǎo)輥傳動(dòng)負(fù)荷分配；

壓光機(jī)、施膠機(jī)、各烘缸毯輥?zhàn)鲐?fù)荷分配。

分部操作功能：

具有啟動(dòng)/停止、運(yùn)行/爬行、升速/降速、點(diǎn)動(dòng)/收緊等操作功能；

烘缸傳動(dòng)具有正反點(diǎn)動(dòng)功能，利于維護(hù)和清理廢紙；

壓光機(jī)和卷紙機(jī)具有軟張力控制功能。

整機(jī)操作功能：

整機(jī)正常停車；整機(jī)升/降速。

四 雷諾爾RNB8型變頻器特點(diǎn)

RNB8 是基于 RENLE高端變頻調(diào)速產(chǎn)品技術(shù)平臺開發(fā)的一款適用于全領(lǐng)域的全能型低壓交流傳動(dòng)產(chǎn)品，可以滿足任何工業(yè)過程、自動(dòng)化系統(tǒng)、用戶和企業(yè)的需求，為使用者在各 個(gè)行業(yè)和應(yīng)用提供前所未有的兼容性和靈活性。

RNB8 系列多機(jī)傳動(dòng)逆變器，是一款定位多點(diǎn)傳動(dòng)應(yīng)用、高性能速度及轉(zhuǎn)矩控制、方便 和靈活系統(tǒng)集成的多機(jī)傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。RNB8 產(chǎn)品可以適用于各種應(yīng)用場合，如：造紙機(jī)主 傳動(dòng)生產(chǎn)線、紡織印染機(jī)、化纖塑料、印刷包裝等復(fù)雜系統(tǒng)的有較高性能要求的多點(diǎn)傳動(dòng)的應(yīng)用 場合。

○ 節(jié)省柜體空間書本型模塊化設(shè)計(jì)，適合多臺并排緊湊安裝，柜體空間利用率高。

○ 節(jié)能高效共直流母線連接，電動(dòng)耗電和制動(dòng)發(fā)電能量自動(dòng)分配，節(jié)省制動(dòng)能量消耗，電能 利用率高。

○ 電網(wǎng)污染小集中式供電，減小了變頻器輸入側(cè)對電網(wǎng)的諧波污染和 EMI干擾。

○ 通信技術(shù)采用 PROFIBUS-DP通訊，實(shí)現(xiàn)變頻器與變頻器、變頻器與上位機(jī)控制器 系統(tǒng)間的遠(yuǎn)距離高速通訊。

○ 優(yōu)異的多機(jī)同步控制性能多機(jī)同步控制具有快響應(yīng)、高精度、強(qiáng)穩(wěn)定性的優(yōu)異性能，可實(shí) 現(xiàn)多臺電機(jī)帶荷動(dòng)態(tài)同步運(yùn)行。

○ 功能強(qiáng)大，靈活易用模塊化單元設(shè)計(jì)，功率擴(kuò)容方便和靈活。產(chǎn)品有 I/O 和通訊接口，也預(yù)留有其他擴(kuò)展接口。

4.1 公共直流母線電氣接線圖

公共直流母線系統(tǒng)電氣圖

4.2 矢量控制

該模式為建立在電機(jī)動(dòng)態(tài)模型及矢量解耦控制原理基礎(chǔ)上建立的控制模式，理論上表現(xiàn)為外 部速度環(huán)、內(nèi)部兩個(gè)電流環(huán)。該模式不需要速度反饋，可實(shí)現(xiàn)中等調(diào)速精度，調(diào)速范圍為 1:50。

4.3 RNB8主/從控制功能實(shí)現(xiàn)

主 / 從控制應(yīng)用于多個(gè)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)設(shè)備的場合，可將傳動(dòng)之間的負(fù)載平均分配，這是 通過齒輪、鏈條、傳送帶等相互耦合的電機(jī)最理想的應(yīng)用。

外部控制信號通常只需連接到主機(jī)傳動(dòng)上。主機(jī)通過 CAN通訊連接控制最多 8 個(gè)從機(jī)。外 部控制系統(tǒng)可通過主機(jī)讀取從機(jī)的反饋信息。

主 / 從控制連接示意圖：

根據(jù)電機(jī)的耦合方式分為剛性連接和柔性連接：

? 剛性連接是通過齒輪或鏈條固定連接實(shí)現(xiàn)，主 / 從電機(jī)之間速度需嚴(yán)格同步，控制時(shí)重點(diǎn) 實(shí)現(xiàn)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的平均分配，可實(shí)現(xiàn)較高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。通常主機(jī)為速度控制，從機(jī)為轉(zhuǎn)矩控制。

? 柔性連接是通過傳送帶等設(shè)備連接實(shí)現(xiàn)，主 / 從電機(jī)之間允許有細(xì)微的速度差，所以無法 實(shí)現(xiàn)很高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。通常主機(jī)為速度控制，從機(jī)為速度控制或轉(zhuǎn)矩控制。

主 / 從通訊

RNB8 傳動(dòng)主 / 從通訊基于 CAN總線通訊協(xié)議，主機(jī)向從機(jī)發(fā)送控制字、速度給定、轉(zhuǎn)矩給定等?？刂茊卧?CAN總線通訊接口。

主 / 從控制參數(shù)舉例說明

在該例中，主 / 從機(jī)都為速度控制，從機(jī)轉(zhuǎn)矩限幅，主機(jī)由外部網(wǎng)絡(luò)通訊給定。

主機(jī)設(shè)置：

? 設(shè)置為網(wǎng)絡(luò)給定，參數(shù)n0.01給定源選擇=5 網(wǎng)絡(luò)、n0.09命令源選擇 =3 網(wǎng)絡(luò)。

? 設(shè)置為無速度矢量控制，參數(shù)n0.08控制模式=4 無傳感器矢量。

? 設(shè)置外部網(wǎng)絡(luò)通訊，詳見參數(shù)組nF 通訊參數(shù)組。

? 設(shè)置 CAN總線地址，定義為主機(jī)，參數(shù)nF20 CAN總線地址 =1。

從機(jī)設(shè)置：

? 設(shè)置為無速度矢量控制，參數(shù)n0.08控制模式=4 無傳感器矢量。

? 設(shè)置 CAN總線地址，定義為從機(jī)，參數(shù)nF.20 CAN總線地址=2 ～ 9。

? 選擇主 / 從控制模式，參數(shù) CAN 總線聯(lián)機(jī)模式 =3 限幅跟隨。

? 激活負(fù)荷分配功能，參數(shù)nA.00負(fù)荷分配使能=1 有效。

? 選擇從機(jī)電流給定源，參數(shù)nA.04電流給定源=2CAN總線。

? 調(diào)整從機(jī)給定，設(shè)置參數(shù)nF.24從機(jī)給定修正系數(shù)。

注意：

? 主機(jī) / 從機(jī)地址唯一，不可重復(fù)。CAN總線地址設(shè)置為 1 時(shí)，定義為主機(jī)，地址 2 ～ 9， 為從機(jī)。詳見參數(shù) nF.20 CAN總線地址。

? 根據(jù)主 / 從連接特性選擇主 / 從控制模式，詳見參數(shù)nF.23 CAN總線聯(lián)機(jī)模式。

? 主/ 從連接故障或報(bào)警信息、從機(jī)故障信息，均顯示在主機(jī)傳動(dòng)上，用戶可

根據(jù)故障信息提示及時(shí)處理。

4.4 兼容性

RNB8多傳逆變器兼容多款變頻產(chǎn)品通訊，如：ACS550/600/800，西門子6RA70/6SE70/MM440等。詳情請咨詢雷諾爾公司。