倍福el1702 倍福数字量模块  倍福卡件技术设计规划BECKHOFF倍福

机电气传动控制系统的设计

  3.1 系统硬件选型

  硬件选择依据系统的控制精度、通讯速度、响应时间、高性价比、高可靠性的原则，选用SIEMENS S7 314PLC、CP340通信处理器，作为系统主控单元，控制整个系统。上位机选用采用DELL工控机,配置为“PIV2.0G/21”，用于纸机传动系统状态监控。

德国倍福EK1100模块

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德国倍福EK1100福建
德国倍福EK1100

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BECKHOFF    备件    BK9105    
BECKHOFF    模块    KL9505    
BECKHOFF    操作屏    CP3916-1003-0000 15.6寸 24VDC    
BECKHOFF    模块    EL4132    
BECKHOFF    Profibus主站模块    EL6731    
BECKHOFF    备件    KL9020    
BECKHOFF    收纸轮伺服电机(0.57KW，1.39A)    AM3024-2C00-0001    
BECKHOFF    备件    KS0000    
BECKHOFF    模块    EL2624    
BECKHOFF    模块    CX2100-0004    
BECKHOFF    端子模块    KL2012    
BECKHOFF    控制面板    CP7832-1139-0010NR:466302002    
BECKHOFF    备件    KL9100    
BECKHOFF    电器    KL3052    
BECKHOFF    备件    CX2100-0904    
BECKHOFF    适配器    EK1100    
BECKHOFF    光纤总线接口卡    FC2001    
BECKHOFF    数字量输入终端    EL1904    
BECKHOFF    备件    KL2488    
BECKHOFF    IO模板    KL2134    
BECKHOFF    模块    KL2502    
BECKHOFF    光缆总线    B2000-0000    
BECKHOFF    备件    CP9011    
BECKHOFF    模块    EL2008    
BECKHOFF    光电耦合模块    BK2020    
BECKHOFF    备件    KL2622    
BECKHOFF    备件    AG2250-+PLE40-M01-10-1B1-AM311X，    
BECKHOFF    模块    KL3360    
BECKHOFF    显示屏    CP6942-0000-0000    
BECKHOFF    总线扩展模块    BK1120    
BECKHOFF    电势分配端子    EL9187    
BECKHOFF    模块    KL4132    
BECKHOFF    PROFIBUS MASTER terminal    EL6731    
BECKHOFF    工业电脑    C6140-0010    
BECKHOFF    倍孚模块    KL2012    
BECKHOFF    备件    KL3362    
BECKHOFF    末端端子    EL9011    
BECKHOFF    模块    FM3332-B310-0000    
BECKHOFF    模块    CP9906    
BECKHOFF    控制器    C9900-H516    
BECKHOFF    modle    KL9010    
BECKHOFF    伺服电机    AM8542-1J11，带键，带抱闸，1根电缆，无反馈电缆    
BECKHOFF    IO模板    KL2134    
BECKHOFF    备件    KL3202    
BECKHOFF    总线端子    EL91OO    
BECKHOFF    profibus 卡    FC3102    
BECKHOFF    备件    ES 5151    
BECKHOFF    备件    AM3011-WBY0-000A    
BECKHOFF    HIPAC总线模块    EK1100 106640441BECK.EK1100    
BECKHOFF    交换机    CU2008    
BECKHOFF    备件    LC5100    
BECKHOFF    编码器模块    KL5101 12995    
BECKHOFF    交换机    CU2008    
BECKHOFF    显示屏    CP6942-0000-0000    
BECKHOFF    硬盘阵列卡    ICP Vortex GDT8114RZ SCSI Raid Controller    
BECKHOFF    备件    BK3150    
BECKHOFF    插头    ZS1000-0620    
BECKHOFF    工控机    C5102 主频2.53GHZ    
BECKHOFF    24V信号增量型编码器接口模块    EL5151    
BECKHOFF    备件    CU8850-0000    
BECKHOFF    数字量输出终端    EL2904    
BECKHOFF    数字量控制模块    KL1104    
BECKHOFF    模块    CP2919    
BECKHOFF    备件    EL3314-0010    
BECKHOFF    总线终端端子    BEC.EL9011    
BECKHOFF    Profibus 总 线 模    BEC.EL6731-0010    
BECKHOFF    PLC/输入模块    EL1809    
BECKHOFF    模块    EL1100    
BECKHOFF    数字输出模块    EL2024    
BECKHOFF    EtherCAT总线耦合器    EK1100    
BECKHOFF    工控屏    CP6203-0001-0050    
BECKHOFF    专用总线端盖    EL9011    
BECKHOFF    备件    Z1101    
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BECKHOFF    端子块    KL2602    
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BECKHOFF    备件    AM3011-0BB0-000A    
BECKHOFF    备件    BK3150    
BECKHOFF    UPS    CX1100-0930    
BECKHOFF    模块    EK1110    
BECKHOFF    伺服模块    AX5901    

  变频器选用Allen-Bradley公司的powerflex系列高性能矢量变频器，它设计紧凑，节省空间，给用户提供强大的电机速度控制功能，最大起动转矩可达150%的电机额定转矩;可变的PWM允许变频器在低频下输出更大的电流，数字PID功能提高了应用的灵活性，计时器、计数器、基本逻辑和步序逻辑功能可以减少硬件设计成本并简化控制方案，总之，powerflex系列高性能矢量变频器的精巧设计可较理想地满足该机的高传动性能的需要。该纸机的电气控制原理图如图3所示倍福el1702 倍福数字量模块  倍福卡件技术设计规划BECKHOFF倍福。

  图3 纸机电气控制原理图

  3.2 系统的软件设计与功能实现

  程序模块化结构设计，各种功能以子程序结构适时调用实现;程序采用循环扫描方式对速度链上的传动点进行处理，提高程序执行效率;程序设计通用性强，并具有必要的保护功能和一定的智能性。主程序的流程如图4示。

  图4 主程序流程图

3.2.1速度链设计

  (1) 速度链结构设计。速度链结构采用二叉树数据结构算法，先对各传动点进行数学抽象，确定速度链中各传动点编号，此编号应与变频器设定的地址一致。即任一传动点由3个数据(“父子兄”或“父子弟”)确定其在速度链中的位置，填入位置寄存器相应的数值。由此可构成满足该机正常工作需要的速度链结构倍福el1702 倍福数字量模块  倍福卡件技术设计规划BECKHOFF倍福。

  (2) 算法设计。速度链的设计采用了调节变比的控制方法实现速度链功能,把压榨作为速度链中的主节点，该点速度即纸机的工作车速，调节其速度即调节整机车速。其它各分部点的速度由该点车速乘以相应的变比得到。由PLC检测其它分部车速调节信号，通过操作该部增、减按纽的操作改变其速比，则改变相应分部的车速。

  3.2.2 负荷分配设计

  该纸机传动结构上有柔性联结的传动点，烘缸部和压榨部。它们之间不仅要求速度同步还需要负载率均衡，否则会造成一个传动点由于过载而过流，而另一传动点则由于被带动而过压，影响正常抄纸，甚至可能撕坏毛布，损坏变频器、机械设备。因此这两个传动部分的传动点之间需要负荷分配自动控制。

  负荷分配工作原理：假设P1e、P2e为两台电机额定功率，Pe为额定总负载功率，Pe= P1e+P2e 。P为实际总负载功率，P1、P2为电机实际负载功率，则P= P1+ P2。系统工作要求 P1=P*P1e/Pe ，P2=P*P2e/Pe，两个值相差≤3%。

  由于电机功率是一间控制接量。实际控制以电机定子转矩代替电机功率进行计算。

  PLC采样各分部电机的转矩，计算每一组的总负荷转矩，根据总负荷转矩计算负载平衡时的期望转矩值。计算平均负荷转矩方法如下公式所示倍福el1702 倍福数字量模块  倍福卡件技术设计规划BECKHOFF倍福。