1 引言 在紙機分布式傳動中，由于各相鄰傳動點之間的速度應(yīng)保持一定的比例，且在車速調(diào)整過程中，應(yīng)滿足只影響本級和本級以后的各傳動點，而不影響前面各傳動的速度，這樣每傳動點在前一級的基礎(chǔ)上可以調(diào)整并把速度信號傳送給下一級形成一個鏈式結(jié)構(gòu)，即為速度鏈。如何實現(xiàn)速度鏈是紙機傳動中的一個關(guān)鍵性問題，設(shè)計時應(yīng)考慮以下幾個方面的因素。 （1）精度，速度鏈一定要滿足紙機傳動中的精度。 （2）穩(wěn)定性、速度鏈一定要穩(wěn)定、可靠、才能保證系統(tǒng)正常運行。 （3）操作方便、由于工廠中工人的文化程不一，因此一定要注意操作不能太復(fù)雜。 （4）性價比，一定要在滿足系統(tǒng)性能的基礎(chǔ)上盡量降低成本。 2 速度鏈的分類 一般來說速度鏈可分為兩類 （1）摸擬式速度鏈 這種速度鏈在分布式紙機直流傳動中應(yīng)用較多。其車速度調(diào)整均為模擬量。優(yōu)點是：線路簡單成本低。缺點是：操作不便，調(diào)整車速時節(jié)不易掌握調(diào)整量的大小；易干擾，在車間里由于各種干擾源的存在，模擬量的傳送易受干擾，影響系統(tǒng)精度。 （2）數(shù)字式速度鏈 其根據(jù)操作又可分為按鍵式，觸摸屏式，根椐控制器又可分為速度鏈控制器式，電動電位器、PLC控制式，工業(yè)控制計算機式，但無論是哪一種方式都具有操作方便、準確、抗干擾力強等優(yōu)點。特別是通信技術(shù)的應(yīng)用，更是降低了線路的復(fù)雜，使得系統(tǒng)更靈活。 3 速度鏈設(shè)計要求 （1）精度 速度鏈要求有一定的精度，也就是設(shè)定運行速度的給定精度。根據(jù)紙機傳動控制要求和實際經(jīng)驗，一般傳動控制速度鏈精度應(yīng)在0.01～０.04%，與紙頁的伸縮率有關(guān)。 （２）速度鏈結(jié)構(gòu) 速度鏈結(jié)構(gòu)要求可以形成分支子鏈，紙機速度鏈結(jié)構(gòu)是以主鏈為主的多分支結(jié)構(gòu)。 4 模擬式速度鏈 4.1 模擬式速度鏈的原理 模擬式速度鏈的原理圖如圖1，圖１中RW1為速度總調(diào)電位器，IC1～ICn為運算放大器，要說明的是，此圖為考慮輸出信號的極性，在實際中應(yīng)加以考慮，RW2～Rwn為各分布傳動點的速度微調(diào)電位器，U01～U0n為速度給定信號接各傳動點的電機驅(qū)動裝置。 圖1 模擬式速度鏈的原理圖 4.2 速度的調(diào)整 當系統(tǒng)需要改變車速時，調(diào)節(jié)電位器RW1，則IC1的輸出V01也隨之改變，同時V01又是IC2的輸入信號，V01改變則V02同時改變這樣一級一級的向后傳，調(diào)節(jié)RW1則V01～V0n均跟著改變，即改變了各傳動點驅(qū)動器的給定信號，從而改變各傳動點的速度。由于這種速度鏈易受干擾，如信號傳輸距離較遠，最好把V01～V0n轉(zhuǎn)換為電流信號。 4.3 速差的實現(xiàn) 前面已經(jīng)分析速度的調(diào)節(jié)在紙機傳動中，各相鄰兩傳動點的速度之比并非為1∶1，因此對速度鏈要求不但能改變速度，而且要求能夠改變速差，在模擬式速度鏈中，是通過調(diào)節(jié)電位器RW2～RWn來調(diào)節(jié)速差的，也就是速度微調(diào)。以第二級來說IC2的放大倍數(shù)KP2=(R22+RW2)/R21如果R21=R22+RW2則KP2=1，V01=V02則此時第一級與第二級速度相等，調(diào)節(jié)電位器Rw2，R21≠R22+RW2，則V01≠V02此時第一級與第級速度不等，即可實現(xiàn)速差控制。 由于模擬式速度鏈存在操作不便，易受干擾等缺陷，因此現(xiàn)在已基本上不使用了，只有在部分小型紙機中還在應(yīng)用。 5 數(shù)字式速度鏈 前面已講過數(shù)字式速度鏈有多種形式，下面將分別作以介紹。 5.1 電動電位器型的速度鏈 該速度鏈的構(gòu)成如圖2所示：它主要利用交流驅(qū)動裝置本身所具有的數(shù)字頻率輸入功能來解決速度級聯(lián)問題（如三菱變頻器的遙控功能、ABB變頻器的電動電位器功能）。圖2中只畫出了速度增加部分，速度減少部分與此完全相同。這種速度鏈的優(yōu)點在于系統(tǒng)工作可靠，變頻器的頻率設(shè)定直接由數(shù)字信號設(shè)定，克服了模擬信號易受干擾的缺點。K01～K0n為AC24V的繼電器。也可以根據(jù)用戶的要求用PLC來完成以提高系統(tǒng)的可靠性和簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 圖2 電動電位器型速度鏈的構(gòu)成圖 5.2 全數(shù)字速度鏈控制器類型的速度鏈 全數(shù)字速度鏈控制器是單片計算機產(chǎn)品，是利用單片機技術(shù)開發(fā)的多傳動同步控制器。利用它們來完成紙機傳動速度鏈控制。如圖3就是利用全數(shù)字速度鏈控制器級聯(lián)來實現(xiàn)速度鏈。其優(yōu)點在于可以實用于各種類型的變頻器，實現(xiàn)了全數(shù)字化操作，并可以實現(xiàn)開閉環(huán)控制等。提高了系統(tǒng)的控制精度和系統(tǒng)的抗干擾能力。圖中只給出了壓光和卷取兩點的應(yīng)用。 圖3 全數(shù)字速度鏈控制器 6 基于PLC、工業(yè)控制計算機通訊控制的速度鏈 隨著計算機通訊技術(shù)的發(fā)展，紙機傳動控制過程中廣泛采用通訊控制方式，利用RS485總線或現(xiàn)場總線CAN總線、Profibus-DP總線與變頻器通訊完成紙機傳動控制。傳動控制中心一般采用PLC。速度鏈控制由PLC內(nèi)部軟件來實現(xiàn)。軟件設(shè)計可以有多種方法。下面介紹一種設(shè)計方法說明PLC速度鏈的軟件設(shè)計。 6.1 速度鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計 速度鏈結(jié)構(gòu)采用二叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算法，用于完成傳遞功能。首先對各傳動點進行數(shù)字抽象，確定速度鏈中各傳動點編號，此編號應(yīng)與變頻器內(nèi)部地址一致。然后根據(jù)二叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，確定各結(jié)點的上下、左或右編號。即任一傳動點由3個數(shù)據(jù)（“父子兄”或“父子弟”）確定其在速度鏈中的位置，填位置寄存器數(shù)值。如圖4所示。 圖4 位置寄存器示意圖 該傳動點速度給變頻器后，訪問位置寄存器，確定子寄存器結(jié)點號，若不為0，則對該經(jīng)點進行相應(yīng)處理，直到該鏈完全處理完；再查兄弟寄存器結(jié)點號，處理另一支鏈。故只須對位置寄存器初始化，即可構(gòu)成任意分支速度鏈。 6.2 算法設(shè)計 算法設(shè)計采用了調(diào)節(jié)變比的控制方法。如圖5所示，紙機第一分部點作為速度鏈中的主節(jié)點，即它的速度就是整個紙機的工作車速，則其速度調(diào)節(jié)就調(diào)節(jié)了整個紙機車速。在 PLC內(nèi)，當檢測到車速調(diào)節(jié)信號則改變車速單元值，1點處的速度就為第一臺變頻器的運行速度設(shè)定值，將其送第一臺變頻器執(zhí)行，并送給第二臺計算。第一分部的速度值乘以第二分部的變比b1/a則為第二臺變頻器的運行值。若第二分部速度不滿足運行要求，說明第二分部變比不合適，可通過操作第二分部的加速、減速按鈕實現(xiàn)，PLC檢測到按鈕信號后調(diào)節(jié)b1即調(diào)整了變比，使其適應(yīng)生產(chǎn)要求。相當于在PLC內(nèi)部有一個高精度的齒輪變速箱，可以任意無級調(diào)速。若正常生產(chǎn)中變比合適，某種原因需要用緊紙、松紙時，按下該分部緊紙、松紙按鈕，PLC將對應(yīng)在速度鏈上附加一正或負的偏移量則實現(xiàn)緊紙、松紙功能。圖5中2點就包含了調(diào)速和緊紙、松紙等操作指令的速度值，將它送給第二臺變頻器執(zhí)行，同時送下一級計算。依此類推，構(gòu)成速度鏈控制系統(tǒng)。 這種速度鏈的設(shè)計不僅只是為實現(xiàn)紙機傳動控制要求，而且為后續(xù)的計算機優(yōu)化控制提供了可能。在PLC內(nèi)部有非常精確的傳動變比，設(shè)計為精度為0.001%，通過設(shè)定參數(shù)可以做到更高。這樣有精確的傳動變比上位計算機可以精確地記憶紙機傳動過程參數(shù)，當需要更換品種或車速時，上位計算機可以準確地將紙機運行參數(shù)傳入到PLC，由PLC執(zhí)行，將紙機調(diào)整到當前工作狀態(tài)。 圖5 調(diào)節(jié)變比的控制圖 7 結(jié)束語 造紙機傳動系統(tǒng)各個傳動點幾樣保持速度的一致性，又要有一定的速差。本文就造紙機傳動控制系統(tǒng)的核心內(nèi)容之一的速度鏈的原理及設(shè)計，依據(jù)其發(fā)展的不同階段舉出幾個實例并給出分析，供本行業(yè)工程技術(shù)人員參考。 信息來源于：變頻器世界