一 系統(tǒng)概述
某造紙廠生產(chǎn)線1600紙機自84年投入使用，每年都創(chuàng)造著良好的經(jīng)濟效益，特別是自從96年以來通過一系列的改造（如二次涂布的改造、二組烘缸提高干燥能力的改造、上網(wǎng)絕干量控制的改造以及新增3米大缸的改造）之后，其產(chǎn)質量已得到了飛躍的提高，產(chǎn)量由過去的年產(chǎn)1.１萬噸增加到1.7萬噸，質量也今非昔比。隨著產(chǎn)量的提高，紙機暴露出設計車速較低的問題，生產(chǎn)車速已經(jīng)達到傳動系統(tǒng)的最高設計車速75米/分，并且原來的直流總軸傳動方式表現(xiàn)出來的速度慢、傳動效率低、耗能高、控制方式落后、維護困難等缺點，大大制約了紙廠的進一步發(fā)展。為了使產(chǎn)品在激烈的市場競爭中立于不敗之地，決定通過改變紙機的傳動方式，以提高紙機的生產(chǎn)車速，擴大產(chǎn)量，提高生產(chǎn)效率，減少設備故障和設備維護成本，以創(chuàng)造更大效益。
二 系統(tǒng)要求
原有紙機采用單直流電機總軸傳動，通過機械分配轉速的方式，如下圖所示。由于在生產(chǎn)過程中機械磨損、皮帶的打滑等因素，造成速度匹配失調，容易形成斷紙、厚薄不均等現(xiàn)象。同時由于現(xiàn)場高溫潮濕，使直流電機維護量增加。為了優(yōu)化產(chǎn)品質量，提高勞動生產(chǎn)率，取消直流電機及其動力的機械傳動部分，在每一個傳動分部安裝交流電機，采用交流分部傳動方式。

在這次改造中我們采用了西門子公司的交流傳動控制系統(tǒng)來實現(xiàn)，通過先進的控制方式，方便的人機交互系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)的全自動化，改造的基本目標如下：
1． 提高生產(chǎn)車速：紙機的車速由原來的最高75米/分提高至125米/分。
2． 操作方便：由于采用了人機接口，可以直觀的了解設備運行的參數(shù)及狀況，操作簡單，便于調試。
3． 節(jié)能：由于棄用了原機械傳動系統(tǒng)，大大降低了機械損耗，而且由于交流變頻傳動系統(tǒng)在運行時一部分變頻器處于發(fā)電狀態(tài)，進一步節(jié)省了電能，初步估計比原系統(tǒng)節(jié)電40％左右。
4． 可靠性高：由于棄用了機構復雜的機械傳動系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)的可靠性，節(jié)約了維護的費用，簡化了維護的過程。
5． 產(chǎn)品質量的提高：避免了直流電機的電刷粉塵對紙張質量的影響， 各部分的負荷控制和傳動的管理比較方便，便于生產(chǎn)過程的自動控制和調整，降低維護費用和節(jié)省勞動力。
三 系統(tǒng)配置與功能實現(xiàn)
1．系統(tǒng)結構如下圖所示：


2．系統(tǒng)原理概述：
通過交流變頻器控制每個傳動電機的轉動速度，經(jīng)過減速箱傳遞給各個部分的傳動軸，電機的轉速通過光電編碼器反饋回變頻器，通過矢量運算，變頻器能夠確定和控制轉矩和磁通的電流分量，從而獲得同直流傳動相媲美的動態(tài)特性。上位控制系統(tǒng)通過總線的通訊方式控制每一臺電機的轉速，并根據(jù)工藝要求實現(xiàn)全線的速度同步、張力控制和加減速控制等，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的監(jiān)視與參數(shù)調節(jié)。
3．設備組成：
交流傳動系統(tǒng)采用西門子MasterDrives全數(shù)字變頻調速系統(tǒng)，實現(xiàn)高精度的矢量控制方式。整個系統(tǒng)采用公用直流母線工作方式，由一臺整流單元，23臺逆變單元等構成。傳動電機采用標準4極電機，增量型編碼器作為速度反饋裝置。每臺逆變單元中安裝現(xiàn)場總線控制卡CBP，可將調速裝置中的各種工作狀態(tài)和工作參數(shù)傳送給上級控制系統(tǒng)西門子S7-300 PLC，實現(xiàn)全線高精度的速度同步。整流單元將三相380V的交流電轉換成540V的直流電供給逆變器，當系統(tǒng)處于制動狀態(tài)時，可以通過制動單元制動。
四 使用效果分析
紙機傳動改造工程自籌備開始，在短短的3個月內就完成了由設計、采購到安裝調試的全過程。在停機改造期間，我們克服了種種困難，加班加點使新的傳動系統(tǒng)按時完成并進行了連續(xù)72小時無故障運行的測試，其各項指針均達到了設計目標和要求。主要表現(xiàn)在：
1．系統(tǒng)調速精度高，性能安全、可靠、穩(wěn)定。
由于系統(tǒng)的性能提高，而且操作監(jiān)測方便，操作人員在引紙時的斷紙現(xiàn)象大為減少，并且改變了過去因車速不穩(wěn)定而不能解決的問題：在底層先引好紙后再上面漿，這就大大減少了生產(chǎn)過程中面漿的損耗，節(jié)約了生產(chǎn)材料。
2．切紙機的精度大為改善
切紙機的長刀過去采用的是機械調速方式，當生產(chǎn)中需要改變紙的分切長度時，操作人員就要手動調節(jié)長刀的機械傳動比，這種調節(jié)方式精度差，調刀時間長，這次改造中我們運用PLC來自動計算切紙長度與長刀電機的轉速關系，然后通過控制長刀電機的轉速，達到分切長度準確、調刀方便快捷的功能，其分切精度由過去的±0.2％提高到±0.1％，而調節(jié)時間由過去的10分鐘減少到現(xiàn)在的30秒，各項指標創(chuàng)造了國內同類切紙機的新記錄。
3．節(jié)能效果明顯
紙機交流分布傳動的改造的順利完成，為企業(yè)帶來了明顯的經(jīng)濟效益，并為公司的長久發(fā)展打下了堅定的基礎。