1 、引言
安川变频器VS 616G5在造纸机中应用是全数字多功能电流矢量控制变频器具有良好的驱动性能，先进的自动控制功能和完善的保护功能。 矢量控制是将异步电动机在三相坐标系下的定子交流电流Ia、Ib、Ic、通过三相-二相变换，等效成两相静止坐标系下的交流电流Ia1、Ib1，再通过按转子磁场定向旋转变换，等效成同步旋转坐标系下的直流电流Im1、It1（Im1相当于直流电动机的励磁电流,It1相当于与转矩成正比的电枢电流）既将力矩电流，励磁电流分量进行解耦。使解耦的磁通与力矩控制器使二者互不影响，而使电机的速度，力矩连续可调。从而可实现在低速状态时的平滑运行和高力矩高精度的速度、力矩控制。
具有4种控制方式可选:（1）无PG矢量控制;（2）带PG矢量控制;（3）无PG V/F控制;（4）带PG V/F控制。Auto-tuning（自学习）功能可以对不同电机实现高精度矢量控制。特别是带PG矢量控制方式以其极高的速度控制精度（+0.02%）极高的零起动转矩（0r/min时150%）并可实现力矩控制，与PLC配合使用，可以实现速度链控制、自动负荷控制、自动速差控制等功能，在造纸机传动中得到大量应用，并取得了较好的控制效果。
2 纸机传动对电气控制系统的要求
（1） 该纸机为1880/250 m/min长网多缸文化纸机，生产40～65g/m2**文化用纸,纸机结构简如图1所示。
该纸机由长网部、真空吸移+四辊二压区复合压榨部、干燥部、施胶部、压光部、卷取部组成。共16个传动点，总功率324kW，各传动点功率及变频器型号如附表所示。
（2） 纸机对传动系统的工艺要求
为了能生产出质量标准较高的产品，纸机对传动系统有如下的工艺要求:
a） 纸机工作速度要有较大的调节范围:为了使造纸机具有较强的产品、原料的适应性（如打浆度、浆料配比与种类、定量、纸种等），纸机传动可在较大的范围内均匀的调节速度，调速范围D=1:8。
b） 车速要有较高的稳定裕度:总车速提升、下降要平稳。纸机速度常因电源的电压、频率以及纸机负荷等因素的变化而波动。为了稳定纸的定量和和质量、减少纸幅断头，要求纸机稳速精度±0.5～1%。
c） 各分部间速比可调、稳定:纸幅在网部和压榨部时，其纵向伸长横向收缩，而在烘干部时，两向都收缩。因此纸机各分部的线速度稍有差异。纸机各分部的速比的***动值与浆料配比、定量、车速、生产工艺、分部之间的纸幅无承托引段的张力等因素有关。因此，造纸机各相邻分部间应有适当的速差来形成良好的纸页。纸机各分部的速度必须是可以调节的，在±10～15%。同时，为了生产较高质量的纸幅和减少断头率，就要保持各分部间速比的稳定。当出现负荷变化或其它干扰导致某分部的速度变化时，应保持能及时调整，使分部速比的变化不超过规定的范围。
d） 单个分部点的具有速度微升，微降功能，引纸操作时的紧纸功能。同时具有软连接的传动分部，网部的真空伏辊和驱网辊之间，具有刚性联结的施胶上辊与施胶下辊之间，具有刚性联结与软联结的传动分部，真空吸移、真空压辊、一压辊、二压辊之间，这些有负荷关联的传动点之间要能进行负荷动态调节。由于某点的速度发生变化而引起负荷在分部内动态转移，如果不及时进行自动的调节（因为现在使用的变频器基本上都不具备长期四象限运行能力），这些传动点间有的负载可能超过它自身的功率范围引起过流发生，有的传动点被拖动而引起过高的泵升电压，导致变频器过压而保护跳闸，甚至损坏变频器、损坏毛布。并且在这些分部中，应具有单动、联动功能。并可以同时起动、停止。必要的显示，如:线速度、电流或转矩、运行信号、故障信号等。
e） 爬行速度 为了检修和清洗聚酯网、压榨毛毯、干网以及各分部的运行工况，各分部应有15～50m/min可调的爬行速度。
f） 纸机传动为恒转矩负载性质，要选择具有恒转矩控制性能的变频器，并具有较高的分辨率，以满足纸机控制系通正常工作的需要。
3 电气控制系统组成
（1） 系统硬件组成
安川变频器采用电流矢量控制安川VS-616G5型式，PLC选用S7-226型，电机采用变频专用电动机。变频器设定为带PG失量控制模式，整机处于速度控制模式, 系统硬件组成如图2所示。
4 控制系统功能
该纸机传动系统采用由PLC作为系统的控制中心。由功能较强大的安川VS-616G5型矢量变频器为驱动单元，由欧姆龙编码器提供速度反馈信号，使纸机传动在闭环运行模式下，从而使控制系统稳速精度0.02%,由PLC通过Modbus协议、RS485网络与变频器实现速度链功能，速差控制，负荷分配功能，总车速升、降，各分部点的速度升、降及紧纸功能。性能较理想地满足纸机正常工作需求。
（1） 速度链结构 速度链结构采用主链与子链相结合的思路。纸机总的车速由二压来确定。速度链的传递关系由图2来体现，由PLC软件实现。每**的速度由总车速点速度乘以相应的速比来确定。前**车速调整，后面跟随调整，后级调整不影响前级。适应纸机操作引纸的顺序要求。
速度链结构如图2所示。
图2 系统硬件组成
（2） 负荷分配的实现 在纸机传动系统中，因为在有机械相联系的传动点由于所位置不同，毛布的包角大小不一样，承受的载荷在不同的工作状态下不一样，是一个变量。所以单纯的速度链无法满足造纸机工作的需要。实际系统还要求各传动点电机负载率相同，即δ=Pi/Pie相同（Pi为i电机所承担负载功率，Pie为电机额定功率）。在实际控制当中，由于电机功率是一间接量。实际控制电机定子电流或转矩代替电机功率。进行读取计算、调节。PLC通过总线得到电机电流或转矩，利用上述原理计算，并以PID调节算法调节变频器的输出使电机电流或转矩百分比一样，完成负荷分配的自动控制的目的。负荷不平衡度不大于3%。如果负荷不平衡度大于3%，PLC才进行调整，如果负荷分配不平衡度调整量设置太小，容易造成震荡。同时设置*大不平衡限幅值，防止机械发生损害。
图3 纸机速度链结构图
负荷分配分3部分:如图2虚线范围内部分。a）驱网辊与伏辊; b）吸移辊、真空压榨辊与一压辊与二压辊;c）施胶上辊与施胶下辊。为了保证系统在起动阶段和出现异常调节的状况时，直流过压问题。负荷相联系的分部进行变频器直流母线并联措施。将需负荷分配的两部分各分部伏辊与驱网辊的变频器，伏辊、驱网辊，吸移辊、真空压榨辊、一压辊、二压辊，施胶上辊与施胶下辊，使用10mm（耐压800V）导线按同极性将直流母线相连接，线长一些，并串一电阻，并保证有直流母线相连安川变频器的电源要同时通断。
（3）参数的优化 不同的纸机使用场所，须进行相应的参数设定,变频器参数的优化设置是充分发挥该变频器功能的保证。参数优化需要大量实际经验的积累和对造纸机机械设备、造纸工艺的了解及对变频理论与电机拖动理论的掌握。
（4）安川变频器的自学习 变频器对电机（不带负载）进行自学习过程。在自学习过程中，变频器将对电机的参数进行*优的识别，寻找*优的矢量控制测量，发挥变频器与电机的*优控制特性。
（5）调整卷纸机变频器的基频为60Hz，使该点的机械特性变软一些有利于从压光机到卷纸机的顺利引纸。
该纸机在内蒙一纸厂运行以经近2年，控制系统稳定，纸机运行可靠。
5 结束语
因为造纸机传动系统各个传动点既要保持一定的速度跟随一致性，又要有一定的速度差异，既速差。速差与工作车速、纸种、浆料特性等有关。同时具有机械相联系的传动点又要有负荷平衡既负荷分配。安川VS-616G5变频器具有矢量控制功能，具有很高的可靠性和和完善的功能实现，通过参数组态与PLC协调工作完全可以满足造纸机对传动要求大速比变化、高稳态精度等控制性能的需要。可以在中高速纸机上应用。
