（文章來源：OFweek）

在紙機(jī)分部傳動(dòng)系統(tǒng)中， 多臺(tái)電機(jī)的同步傳動(dòng)控制（無論交流傳動(dòng)還是直流傳動(dòng)） 問題是傳動(dòng)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵， 它直接影響系統(tǒng)的可靠性和控制精度， 影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。尤其是對(duì)于高速紙機(jī)， 由于系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能要求的提高和不確定因素的增多， 使得其同步傳動(dòng)控制問題變得更加復(fù)雜和困難。紙機(jī)的同步傳動(dòng)控制非常復(fù)雜， 具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： ①系統(tǒng)變量多、參數(shù)多， 例如張力、速度、電流、電壓、負(fù)載等; ②交流電動(dòng)機(jī)的非線性; ③負(fù)載的不確定性;④多電機(jī)間性能的不匹配; ⑤多電機(jī)之間存在耦合。

因此， 如何利用先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)紙機(jī)同步傳動(dòng)控制， 獲得最大同步傳動(dòng)速度， 提高紙的質(zhì)量和系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠性， 已成為造紙企業(yè)亟待解決的難題和研究熱點(diǎn)。本文選用可編程計(jì)算機(jī)控制器（PCC-Programmable Computer Controller） 來組成分層遞階式交流變頻網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)， 大大節(jié)約了設(shè)計(jì)時(shí)間， 并提高了紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)通信速度與質(zhì)量， 穩(wěn)定性高， 實(shí)時(shí)性好且易于擴(kuò)展。

傳動(dòng)控制是整個(gè)紙機(jī)控制的基本回路， 其必須完成速度鏈控制、張力控制， 并需考慮負(fù)荷分配問題。以3400/ 250 牛皮白紙板機(jī)為例， 主傳動(dòng)共17 個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)， 包含芯網(wǎng)驅(qū)網(wǎng)輥、成形輥， 襯網(wǎng)伏輥、成形輥，面網(wǎng)伏輥、成形輥， 底網(wǎng)真空伏輥、驅(qū)網(wǎng)輥， 第1 導(dǎo)網(wǎng)輥， 真空吸移輥， 真空壓榨輥， 大輥徑壓輥（ 4組） ， 光壓下輥， 烘缸傳動(dòng)（4 組） ， 施膠輥， 壓光機(jī)下輥， 卷紙缸傳動(dòng)，總傳動(dòng)功率為1117kW。通過研究紙機(jī)傳動(dòng)控制的特點(diǎn)， 選用PCC B&R 2005 組成分層遞階式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)， 其傳動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

PCC B&R 2005 采用模塊化結(jié)構(gòu)系統(tǒng)， 這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是： CPU 為獨(dú)立模塊， 輸入、輸出、電源等也是獨(dú)立模塊。要組成1 個(gè)系統(tǒng)， 只須將所需的模塊插入基板即可。它能通過現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS、CAN 組成控制網(wǎng)絡(luò)， 也可以通過以太網(wǎng)ETHERNET 協(xié)議組成以太網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)， 組網(wǎng)非常方便。B&R 2005 帶有操作系統(tǒng)， 更多的控制任務(wù)可以通過分時(shí)多任務(wù)處理， 增強(qiáng)了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性；其編程可以采用高級(jí)語言， 如C、Automation Studio Basic 等， 能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法的編程。

紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)的組織級(jí)由上位工業(yè)控制計(jì)算機(jī)（IPC）來實(shí)現(xiàn)，完成整個(gè)傳動(dòng)控制的數(shù)據(jù)處理以及控制決策， 它與B&R 2005 通過ETHERNET 以太網(wǎng)接口相連。分層遞階式控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)級(jí)由B&R 2005來實(shí)現(xiàn)， 它與另外的負(fù)責(zé)輔助傳動(dòng)控制的B&R 2005通過PROFIBUS 相連， B&R 2005 的NW150 模塊提供標(biāo)準(zhǔn)的PROFIBUS 接口。變頻器、電機(jī)以及各種傳感器執(zhí)行分層遞階式控制系統(tǒng)的控制級(jí)任務(wù)。變頻器通過CAN 總線掛接在控制網(wǎng)絡(luò)中。B&R 2005 的IF671協(xié)處理器提供1個(gè) RS232 接口、1 個(gè)RS485/ 422 接口和1 個(gè)CAN 接口。利用CAN 接口， 變頻器通過CAN總線掛接在控制網(wǎng)絡(luò)中。

根據(jù)造紙工藝要求， 紙機(jī)車速（v） 和抄紙定量（q） 之間存在下列關(guān)系：Δq/ q =Δv/ v （其中Δq 是定量容許公差范圍， Δv 是紙機(jī)車速容許公差范圍） 。為了保證紙的定量能夠在許可公差范圍之內(nèi)， 要求紙機(jī)車速穩(wěn)定， 速度只能在一定的許可范圍內(nèi)波動(dòng)， 通常生產(chǎn)時(shí)， 紙機(jī)車速偏差Δv 不超過±（ 1.5 %～1 %） ， 紙板機(jī)車速不超過±（1.5 %～21 %） 。

因此， 穩(wěn)定的紙機(jī)車速能保證紙的定量穩(wěn)定， 并避免斷紙及其他一些問題。紙機(jī)各個(gè)分部的線速度隨著紙的品種、抄紙速度、紙張水分含量等因素改變， 但在某一品種某一速度區(qū)， 各個(gè)分部間速度的比例基本不變， 紙機(jī)前后各分部間速度是一種比例協(xié)調(diào)關(guān)系， 如圖2 所示， 前一分部速度是后一分部速度的Ki 倍。紙機(jī)傳動(dòng)還要保證能夠準(zhǔn)確地調(diào)整各個(gè)分部的速度。

紙機(jī)的速度鏈控制是整個(gè)傳動(dòng)控制的基本回路。舊式紙機(jī)用1 臺(tái)定速式變速的交流電動(dòng)機(jī)通過皮帶輪、減速裝置、齒輪等帶動(dòng)紙機(jī)各個(gè)分部。這就是通常所說的總軸傳動(dòng)方式， 現(xiàn)代化的紙機(jī)傳動(dòng)多采用分部傳動(dòng)方式， 即各個(gè)不同的分部都采用1 臺(tái)以上的電機(jī)傳動(dòng)。針對(duì)17 個(gè)主傳動(dòng)點(diǎn)， 每臺(tái)電機(jī)配備1 臺(tái)變頻器， 采用德國(guó)LENZE 公司的Lenze93 系列高性能變頻器， 通過CAN 接口卡掛接在控制系統(tǒng)中。而且每臺(tái)電機(jī)都帶有每轉(zhuǎn)產(chǎn)生1024 個(gè)脈沖的增量式光電編碼器， 以完成速度反饋控制。
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