CN102681521A

CN102681521A - 一种基于四个传动点的造纸机传动实验装置

Info

Publication number: CN102681521A
Application number: CN2012101935407A
Authority: CN
Inventors: 陈景文; 王红艳
Original assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Current assignee: Shaanxi University of Science and Technology
Priority date: 2012-06-13
Filing date: 2012-06-13
Publication date: 2012-09-19

Abstract

一种基于四个传动点的造纸机传动实验装置，包括上位计算机，PLC控制器，人机界面和至少一组传动装置，所述传动装置包括与PLC控制器相连的变频器，所述变频器还连接有变频电机，变频器通过光纤连通编码器，所述的传动装置为四组，上位计算机和PLC控制器通过PPI总线连接，人机界面和PLC控制器通过PROFIBUS和工业以太网总线任意一种连接，变频器和PLC控制器通过PROFIBUS、CAN、工业以太网和DEVICENET总线任意一种连接，变频器和编码器通过光纤一一对应连接，变频器还连接有变频电机，节省大量数据信号线，施工的工程量大大降低同时可靠性大幅提高；使用触摸屏作为操作平台，省去所有按钮，同时具有可视功能，一目了然；整套装置系统具有调速效果好、故障少，维护方便的优点。

Description

一种基于四个传动点的造纸机传动实验装置

技术领域

本发明属于造纸传动技术领域，具体涉及一种基于四个传动点的造纸机传动实验装置。

背景技术

随着经济的发展和人民水平的提高，对各种纸的需求量越来越大；另一方面，众所周知，造纸是一项高耗能、高污染的行业，国家的宏观调控政策要求新建或改造的造纸生产线必须具备大、中型以上的生产能力，这就对高速生产线的传动能力和传动精度有更加严格的要求。传统的造纸机传动系统采用变频器和按钮结合，通过很多信号线相连接，用各种电信号来调节整台造纸机的正常运行，由于连接现场和调速器的线路众多且距离长（一般从几十米到几百米的距离不等），往往造成信号衰减快，故障率高，维护量大，控制精度低等众多缺点，使得造纸机传动系统不能实现很高的车速运行，特别是在中型、大型造纸机上，这种控制方式很难达到传动要求。因此，设计一套通用型，具有多种高级控制模式的造纸机传动实验装置做预先验证对比可为改造和新建的高速、大型造纸传动系统的设计，实施起到良好的指导和实践支撑作用。

另外，由于造纸企业现场技术人员的技术水平普遍比较低，大部分企业一线操作员最高学历只有大专水平，因此，对大型传动系统的熟悉过程比较漫长，设计一套可以模拟实际造纸机传动系统各种控制功能的实验装置，可以为企业员工提供前期培训，使其与新系统无缝对接显得十分必要。

除以上外，装置还可以提供大中专院校造纸自动化专业学生实验室用。

发明内容

基于以上的实际需要，本发明在于提供一种基于四个传动点的造纸机传动实验装置，具有多种现场总线高级控制模式，其具有调速精度高，接线少，维护工作量低，全真模拟造纸传动现场等特点。

为了实现上述功能，本发明采用的技术方案是：

一种基于四个传动点的造纸机传动实验装置，包括上位计算机， PLC控制器，人机界面和至少一组传动装置，所述传动装置包括与PLC控制器相连的变频器，所述变频器还连接有变频电机，变频器通过光纤连通编码器。

优选的，所述的传动装置为四组。

优选的，上位计算机和PLC控制器通过PPI总线连接，人机界面和PLC控制器通过PROFIBUS和工业以太网总线任意一种连接，变频器和PLC控制器通过PROFIBUS、CAN、工业以太网和DEVICENET总线任意一种连接，变频器和编码器通过光纤一一对应连接，变频器还连接有变频电机。

优选的，所述的上位计算机1是适用于工业现场的工业计算机。

优选的，所述的人机界面是彩色触摸屏。

优选的，所述的变频器是交流异步变频电机的调速装置。

本发明的显著效果是：

通过多种可选的高通讯速率现场总线作为控制信号的传输载体，节省大量数据信号线，施工的工程量大大降低；使用触摸屏作为现场的操作平台，省去所有按钮，同时具有可视功能，一目了然；上位机集中控制功能一名技术人员即可控制整个生产线，同步性好，精确度高；整套传动实验系统具有调速效果好、故障少，维护方便和易于接受的优点。

另外，多种可选的硬件组合和配套软件控制功能可以满足目前造纸工业现场绝大部分中高速造纸生产线传动系统的模拟、参数检测。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图。

图2为本发明的控制软件流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1，一种基于四传动点的造纸机传动实验装置，包括上位计算机1、PLC控制器2、人机界面3和至少一组传动装置，所述传动装置包括与PLC控制器相连的变频器4，所述变频器4还连接有变频电机5，变频器4通过光纤连通编码器6。

上位计算机1和PLC控制器2通过PPI总线连接，人机界面3和PLC控制器2通过PROFIBUS和工业以太网总线任意一种连接，变频器4和PLC控制器2通过PROFIBUS、CAN、工业以太网和DEVICENET总线任意一种连接，变频器4和编码器6通过光纤一一对应连接，变频器4还连接有变频电机5

本发明的工作原理是：

第一，上位计算机1通过通讯电缆与PLC控制器2连接，在工作过程中，上位计算机1可以实时读取PLC控制器2中的数据，在上位计算机1的组态画面中显示，同时记录历史数据，生成历史数据报表和曲线，方便技术人员查阅；

另一方面，上位计算机1可以根据生产过程的要求修改配方数据发送PLC控制器2，通过PLC控制器2控制与之相关的设备来实现各种控制要求，达到单人即可控制整套系统。

第二，PLC控制器2为系统控制核心，本系统中包含西门子、ABB和欧姆龙三种品牌可选的使用的PLC；

PLC控制器2接受人机界面3或者上位计算机1的控制信号，经过系统软件处理（软件可以根据现场模拟要求更改功能参数），

如图2软件流程图，软件编程采用按功能的模块化设计，不同的实验对象只需更改主要几个参数功能即可满足要求。软件完成的功能主要有按键扫描、加减速、紧纸、速度链和负荷分配等功能，获得模拟现场的需求信号后，可以自动完成参数匹配、调整，进而通过总线控制变频器4的各种信号输出。

具体执行过程：在系统接通电源后，PLC初始化程序中的各个预设存储区参数，初始化完成后，进行按键扫描，也就是对PLC端口的信号有无进行扫描，端口的信号有加减速、紧纸和负荷分配三类，当检测到加减信号后，调用内部加减子程序，然后计算速比（各个传动点的速度值的比例），计算结果送给速度链进一步驱动变频器执行速度调整，紧纸和负荷分配是相对某几个部分而言，所以相对独立的执行，当检测到紧纸或负荷信号后，调用相应的子程序即可实现具体的调节功能，以上信号PLC处理完成后，经过校验无误后就可以送给执行器-变频器执行传动的各个功能。

第三，变频器的主要功能是听从PLC控制器的指令信号，高精度的调节变频电机的转速，使其符合模拟现场生产的需要，为进一步提高调速精度，编码器检测的电机转速信号被反馈给相对应变频器的反馈端口，通过设置变频调速器的参数实现高精度的闭环控制。

第四，整个系统的所有信号传递都是通过一根通讯电缆来实现，核心通讯协议是目前工控领域应用最多的PROFIBUS、CAN、工业以太网和DEVICENET总线协议，传输速率高，通讯稳定性强。

第五，本套实验装置完全按照生产现场的实物系统按比例缩小功率来设计，控制功能上包含所有实际实现的功能，可以根据需要自由接线组合硬件，同时对软件做少许参数修改即可满足控制需要，能做到熟悉快、掌握全面和与工业现场无缝对接。

Claims

1.一种基于四个传动点的造纸机传动实验装置，其特征在于，包括上位计算机， PLC控制器，人机界面和至少一组传动装置，所述传动装置包括与PLC控制器相连的变频器，所述变频器还连接有变频电机，变频器通过光纤连通编码器。

2.根据权利要求1所述的一种基于四个传动点的造纸机传动实验装置，其特征在于，所述的传动装置为四组。

3.根据权利要求1所述的一种基于四个传动点的造纸机传动实验装置，其特征在于，上位计算机和PLC控制器通过PPI总线连接，人机界面和PLC控制器通过PROFIBUS和工业以太网总线任意一种连接，变频器和PLC控制器通过PROFIBUS、CAN、工业以太网和DEVICENET总线任意一种连接，变频器和编码器通过光纤一一对应连接，变频器还连接有变频电机。

4.根据权利要求1所述的一种基于四个传动点的造纸机传动实验装置，其特征在于，所述的上位计算机1是适用于工业现场的工业计算机。

5.根据权利要求1所述的一种基于四个传动点的造纸机传动实验装置，其特征在于，所述的人机界面是彩色触摸屏。

6.根据权利要求1所述的一种基于四个传动点的造纸机传动实验装置，其特征在于，所述的变频器是交流异步变频电机的调速装置。