Автоматизация технологических линий "Окуловской бумажной фабрики" (Новгородская обл., п.Окуловка)

 1. ВВЕДЕНИЕ

          Система автоматического управления электроприводом буммашины предназначена для управления и поддержания заданной скорости каждого приводного звена буммашины и осуществления синхронной работы приводных звеньев с заданными параметрами.

Имевшаяся ранее система управления была выполнена на приводах постоянного тока с организацией обратной связи через сельсин-генераторы, имела невысокую точность. В связи с этим рабочая скорость машины не превышала 100 м/мин, качество бумаги - сорт Б-1. Требовался ежемесячный останов на ППР на срок 2 суток.

После проведения реконструкции: электропривод выполнен на переменном токе с автоматическим поддержанием заданной скорости буммашины и скоростей секций в диапазоне от 160 до 350 м/мин, качество бумаги - сорт Б-0, ППР в части электропривода сократился до 4-х часов.

Питание приводных секционных электродвигателей осуществляется от индивидуальных частотных преобразователей. Количество секционных электродвигателей — 24 шт. Общая мощность электропривода — 400 кВА.

 

 

Ниже приведено описание устройства и основных принципов работы системы автоматического управления бумагоделательной машины (САУ БМ)

2. НАЗНАЧЕНИЕ

2.1. САУ БМ предназначена для:

• поддержания постоянной скорости приводных точек БМ с заданной точностью;

• устранения влияния возмущений (колебания питающего напряжения, неравномерность состава массы, температурных режимов машины, колебаний нагрузки на валах приводов) на стабильность поддержания скорости;

• сбора и обработки информации о состоянии электропривода системы;

• контроля технического состояния системы;

• сбора и обработки информации о действиях операторов системы;

• полуавтоматического пуска и останова;

• полуавтоматического регулирования производительности БМ;

• автоматического и ручного управления спрыском;

• для формирования блокировок и защит с последующим аварийным или штатным остановом БМ при возникновении аварийных ситуаций.

2.2. Система управления может находится в следующих режимах работы:

• режим ожидания,

• режим настройки,

• режим обкатки отдельных приводных точек,

• режим обкатки всей БМ,

• рабочий режим БМ,

• режим аварии.

В режиме ожидания система позволяет:

• менять параметры бумажной машины,

• сохранять отчеты о работе машины и приводов на дискету,

• запускать/останавливать как всю БМ, так и отдельные приводные точки на обкаточную скорость,

• запускать/останавливать БМ на рабочую скорость,

• менять параметры работы бумажной машины для разных сортов бумаги,

• выбирать рабочий сорт бумаги;

• управлять спрыском в ручном режиме.

В режиме настройки система позволяет:

• менять параметры работы бумажной машины для разных сортов бумаги,

• менять параметры работы системы,

• менять параметры частотных преобразователей,

• сохранять отчеты по работе бумажной машины на дискету,

• сохранять конфигурационные файлы на дискету,

• копировать конфигурационные файлы с дискеты,

• запускать/останавливать привода на обкаточную скорость,

• запускать/останавливать всю машину на обкаточную скорость.

В режиме обкатки приводов система позволяет:

• менять параметры работы бумажной машины для разных сортов бумаги,

• запуск/останов всей машины на обкаточную скорость,

• запуск/останов отдельных приводов на обкаточную скорость,

• изменять обкаточную скорость отдельных приводных точек.

В рабочем режиме система позволяет:

• менять параметры работы бумажной машины для разных сортов бумаги,

• запуск/останов машины на рабочую скорость,

• изменение производительности всей машины,

• изменение рабочих параметров отдельных приводных точек для данного сорта бумаги,

• останов отдельной приводной точки,

• реверс остановленной точки на обкаточную скорость,

3. СОСТАВ САУ БМ

3.1. Общие сведения по составу.

 

САУ БМ состоит из 11 частотных преобразователей фирмы KEB, 10 локальных пультов управления, главного пульта управления, производства ООО «ТД Энергис», управляющей ЭВМ, программного обеспечения управляющей ЭВМ, программного обеспечения локального и главного пультов управления, инфомационных кабелей, силовых кабелей, датчиков обрыва бумаги, сирены, кнопочный пост аварийного останова, системы спрыска.

3.2. Главный пульт управления.

Главный пульт управления представляет собой шкаф управления в котором размещены: 

• пятиразрядный семисегментный индикатор;

• кнопочный пост управления;

• точечные индикаторы;

• контроллер главного пульта упраления;

• контроллер управления спрыском;

• релейная логика системы управления спрыском,

• источники питания 24V для питания системы управления спрыском, и пультов управления.

3.3. Локальный пульт управления.

ЛП представляет собой пластиковый ящик навесного типа, в котором размещены:

• контроллер локального пульта управления;

• плата согласования;

• кнопочный пост управления;

• точечные индикаторы;

• пятиразрядный семисегментный индикатор.

3.4. Управляющая ЭВМ.

Управляющая ЭВМ построена на базе промышленного одноплатного контроллера фирмы Advantech состоит из:

• промышленного шасси с блоком питания IPC-6606-25Z фирмы Advantech;

• источника питания PS-250ATX-Z

• Процессорная плата 486,VGA/SSD PCA-6145L-00C2, процессор Pentium 5x86, модуль памяти SIMM 16 Mb

• энергонезависимого Flach диска MD2202-D32 DiskOnChip 2000 series. 32 Mbyte. Regular;

• Платы интерфейсов, 2 порта RS-422/485 с гальванической изоляцией, шина ISA PCL-745B-B;

• дисковода;

• индикаторной заглушки.

3.5. Частотные преобразователи.

В данной системе управления используются частотные преобразователи фирмы KEB в следующей комплектации:

- привод гауч-вала 1 шт. (75 кВт);

- привод прессовой группы 3 шт. (37 кВт);

- привод сушильной группы 6 шт. (22 кВт);

- привод наката 1 шт. (22 кВт).

Все частотные преобразователи оборудованы пультами оператора 00.F5.060-2100 необходимыми для подключения к управляющей ЭВМ посредством интерфейса RS-485.

 

4. Органы управления и индикации бумажной машины

4.1. Органы управления главного пульта управления:

• кнопка «ПУСК»;

• кнопка «СТОП»;

• кнопка «АВАРИЙНЫЙ СТОП»;

• кнопка «ВВОД»;

• кнопка «ВВЕРХ»;

• кнопка «ВНИЗ»;

• переключатель «РАБОТА/ОБКАТКА»;

• переключатель «Датчик обрыва»;

• переключатель «Муфта»;

• кнопка запуска спрыска.

4.2. Органы индикации главного пульта управления: 

• пятиразрядный семисегментный индикатор с точкой;

• точечный индикатор «ПУСК»;

• точечный индикатор «СТОП»;

• точечный индикатор «АВАРИЯ»;

• точечный индикатор «ГОТОВ»;

• точечные индикаторы системы спрыска;

4.3. Органы управления локального пульта управления:

• кнопка «ПУСК»;

• кнопка «СТОП»;

• кнопка «АВАРИЙНЫЙ СТОП»;

• кнопка «ВВОД»;

• кнопка «ВВЕРХ»;

• кнопка «ВНИЗ»;

• кнопка «ПОДТЯЖКА»;

• переключатель «РЕВЕРС»;

• переключатель «РАБОТА/ОБКАТКА».

4.4. Органы индикации лоакльного пульта управления:

• пятиразрядный семисегментный индикатор с точкой;

• точечный индикатор «ПУСК»;

• точечный индикатор «СТОП»;

• точечный индикатор «АВАРИЯ»;

• точечный индикатор «ГОТОВ»;

• точечный индикатор «%»;

• точечный индикатор «м/мин»;

 

5. Описание работы бумагоделательной машины 

5.1. Описание работы локального пульта управления

Локальный пульт управления предназначен для настройки сорости одной конкретной приводной точки бумажной машины. К одной приводной точке может быть подключено не более двух частотных преобразователей, команды управления которым локальный пульт управления будет отдавать одновременно. Управляющий компьютер приниает команды управления от локального пульта управления и соответственно с этими командами управляет соответсвующим ПЧ. Скорость задания для каждой точки высчитывается по следующей формуле:

F = P * (Ax + B), где

F – скорость вращения ПЧ;

P – коэффициент приведения, учитывающий передачу двигатель – линейная скорость машины (учитывает: диаметры приводных валов, коэффициент передачи редуктора и т. д.) настраивавется по тахометру при первом пуске, замены приводных валов и т. д. Относится к конкретному ПЧ и записывается в файле ПЧ

A и B – коэффициенты, относящиеся к данному сорту бумаги и записываются в файлах относящихся к сорту бумаги;

X – заданная скорость с главного пульта управления для данного сорта бумаги.

Если к локальному пульту управления подключено два ПЧ, то для настройки второго ПЧ применяется коэффициент d, котрый учитывает разность коэффициентов P между первым и вторым пультом управления.

ЛП может находиться в 3-х состояниях:

1. рабочее;

2. настройка;

3. авария ПЧ;

4. задание адреса в системе управления.

5.1.1. Рабочее состояние

В рабочем состоянии индикатор отображает текущую скорость рабочей точки. Нажатием кнопки «ввод» выбирается отображение скорости в м/мин или в процентах от задания скорости.

5.1.2. Состояние настройки

При одновременном нажатии кнопок «вверх» и «вниз», и удержании в течение 5 сек. ЛП переходит в состояние настройки коэффициентов. На индикаторе отображается текущее значение коэффициента приведения и курсор (точка). При нажатии кнопки «вниз» курсор перемещается на одну позицию влево (возвращается в крайнюю правую, если был в крайней левой), при нажатии кнопки «вверх» изменяется цифра над курсором. При нажатии кнопки «ввод» значение коэффициента приведения фиксируется и ЛП переходит к настройке коэффициента B (производится аналогично). Если ЛП управляет двумя ПЧ, то при нажатии кнопки «ввод» ЛП переходит к настройке «дельты» (разности коэффициентов приведения ведомого и ведущего ПЧ), если только одним – возвращается в рабочий режим. При настройке «дельты» на индикаторе отображается «d» и значение «дельты» со знаком. Кнопками «вверх» и «вниз» значение соответственно увеличивается или уменьшается, кнопкой «ввод» - фиксируется и ЛП возвращается в рабочий режим.

5.1.3. Состояние аварии ПЧ

Если управляемый ПЧ вошел в аварийное состояние, на индикаторе отображается «E», далее либо символ «О» (нижний ПЧ или единственный), либо «О» (верхний ПЧ, если есть). Далее идет трехзначный код состояния ПЧ в десятичной системе счисления (для

 

KEB – параметр ru00) коды ощибок для ПЧ по которым система переводит машину в аварийный режим описаны в приложении 2. Если управляемый ПЧ не отвечает, вместо кода состояния отображается «tO» (таймаут). Код ошибки нельзя сбросить с пульта управления или удалить пока ПЧ не выдаст сигнал готовности управляющему компьютеру с занесением соответствующей записи в файл отчета.

5.1.4. Состояние настройки адреса в системе управления

При одновременном нажатии кнопок «вверх», «вниз» и «ввод», и удержании в течение 5 сек. ЛП переходит в состояние измения адреса локального пульта в системе управления. На индикаторе высветится «AFFAD», где:FF – диапазон адресного пространства для данной БМ, AD – непосредственно адрес данного пульта управления. Адрес пульта изменяется аналогично изменению.

 

5.2. Подготовка к запуску в работу бумагоделательной машины.

При включении питания машина автоматически переходит в режим ожидания, что означает готовность к работе с остановленными приводами. На индикаторе главного пульта высвечивается

После этого можно пойти несколькими путями:

1. Поочередно запустить приводные секции на обкаточную скорость, а затем поднять скорость до рабочей у всей машины разом с главного пульта управления;

2. Поочередно запустить приводные секции на обкаточную скорость, а затем так же поочередно поднять скорость до рабочей.

3. Поочередно запустить приводные секции сразу на рабочую скорость.

Первый путь:

1. Кнопками «ВВЕРХ» «ВНИЗ» главного пульта управления выбираем сорт бумаги, на индикаторе главного пульта управления в левой части высвечивается номер сорта бумаги, в правой части рабочая скорость для данного сорта. Для изменения рабочей скорости нажимаем одновременно кнопки «ВВЕРХ», «ВНИЗ» и удерживаем, пока не точка на индикаторе не переместится в крайнее правое положение затем стрелкамой вверх перебираем цифру в разряде, стрелкой вниз перебираем изменяемый разряд.

2. переводим переключатель «РАБОТА/ОБКАТКА» главного пульта управления в положение «ОБКАТКА»;

3. При нажатии кнопок «ПУСК» локальных пультов управления и установленном переключателе «РАБОТА/ОБКАТКА» в положении «РАБОТА» после подачи сирены на 4 секунды будет запущена соответствующая приводная точка на обкаточную скорость;

4. После перевода переключателя «РАБОТА/ОБКАТКА» главного пульта управления в режим «РАБОТА» и нажатии кнопки «ПУСК» главного пульта вся машина плавно поднимет скорость до рабочей.
   

Второй путь:

5. Кнопками «ВВЕРХ» «ВНИЗ» главного пульта управления выбираем сорт бумаги, на индикаторе главного пульта управления в левой части высвечивается номер сорта бумаги, в правой части рабочая скорость для данного сорта. Для изменения рабочей скорости нажимаем одновременно кнопки «ВВЕРХ», «ВНИЗ» и удерживаем, пока точка на индикаторе не переместится в крайнее правое положение затем стрелкамой вверх перебираем цифру в разряде, стрелкой вниз перебираем изменяемый разряд.

6. переводим переключатель «РАБОТА/ОБКАТКА» главного пульта управления в положение «РАБОТА» и нажимаем кнопку «ПУСК» главного пульта, тем самым разрешаем запуск машины;

7. При нажатии кнопок «ПУСК» локальных пультов управления и установленном переключателе «РАБОТА/ОБКАТКА» в положении «ОБКАТКА» после подачи сирены на 4 секунды будет запущена соответствующая приводная точка на обкаточную скорость;

8. После перевода переключателя «РАБОТА/ОБКАТКА» соответствующего локального пульта управления в режим «РАБОТА» и нажатии кнопки «ПУСК» локального пульта данная приводная точка плавно поднимет скорость до рабочей.

 

6. Настройка программного обеспечения

 

Программное обеспечение состоит из одного исполняемого файла mbm.exe и нескольких настроечных файлов.

Файлы, необходимые для работы системы:

System.cfg – содержит описание всех устройств, входящих в систему и их параметры.

Sort.[1..9] – содержит рабочую скорость и коэффициенты A и B всех рабочих точек для данного сорта бумаги.

Keb.cfg – содержит коэффициенты P всех рабочих точек.

Keb.err – содержит значения параметра состояния ПЧ, которые считаются аварийными.

 

Файл текстовый, может быть создан в любом текстовом редакторе. Описание каждого устройства (секция) начинается с заголовка - имени устройства, заключенного в квадратные скобки.

	DEC	HEX	Расшифровка ошибок привода KEB
1	9	9	Ошибка внешнего перегрева
2	32	20	Ошибка энкодера 1
3	34	22	Ошибка энкодера 2
4	15	F	Сбой зарядного резистора
5	4	4	Перегрузка по току
6	8	8	Перегрев силового модуля
7	30	18	Сработала электронная защита двигателя от перегрева
8	6	6	Внутренний перегрев преобразователя
9	16	10	Механическая перегрузка двигателя
10	19	13	Перегрузка по току в установившемся режиме
11	1	1	Перенапряжение в звене постоянного тока
12	58	3А	Фактическая скорость двигателя выше предельной
13	12	B	Общее повреждение силовой цепи
14	49	31	Силовой модуль не опознан
15	50	32	Ошибка при идентификации силового модуля
16	22	16	Ошибка при согласовании силового модуля
17	14	D	Различные версии программного обеспечения
18	23	17	Ошибка синхронизации шины
19	2	2	Пониженное напряжение в звене постоянного тока
20	3	3	Обрыв фазы питающего напряжения