1、 一.引言造紙機是由一系列配套設備組成的聯(lián)合機，分濕部和干部兩大部分。濕部包括上漿流送系統(tǒng)、網(wǎng)部和壓榨等部分，干部包括烘干、壓光和卷取等部分。其生產(chǎn)流程一般是:漿料通過上漿流送系統(tǒng)傳送到紙機生產(chǎn)流水線的前端流漿箱，然后漿流由此依次通過網(wǎng)部、壓榨、前烘缸、后壓榨、后烘缸、壓光機和卷紙機等在內(nèi)的分部設備，成為原紙;原紙又可以另外進入機外涂布和復卷機產(chǎn)出成品紙。造紙是一個連續(xù)生產(chǎn)的過程，因此生產(chǎn)線的連續(xù)和有序控制成為了制約成品紙質(zhì)量和產(chǎn)量的瓶頸。變頻調(diào)速作為90年代中期后最強有力的控制方式進入了原本屬于直流調(diào)速(適用于大中紙機)和滑差電機(適用于中小紙機)天下的造紙領域，并已近取得良好的市場效果。交

2、流變頻調(diào)速技術以其卓越的調(diào)速性能、顯著的節(jié)電以及在國民經(jīng)濟領域的廣泛適用性，而被公認為是一種最有前途的交流調(diào)速方式。直流調(diào)速系統(tǒng)在紙機的發(fā)展史上占有重要的地位，但由于直流電機存在維護難、抗環(huán)境能力差等原因，到了90年代已嚴重制約了造紙整機的性能價格比。而變頻調(diào)速技術能最大程度上發(fā)揮了交流電機本身固有的優(yōu)點(結構簡單、堅固耐用、經(jīng)濟可靠、動態(tài)響應好等)，再加上變頻調(diào)速理論業(yè)已形成一門相對獨立的學科，變頻調(diào)速技術全面應用于紙機生產(chǎn)線的時代已經(jīng)到來了。本文就變頻調(diào)速及其控制技術在紙機生產(chǎn)線上的應用做進一步的闡述。 二.造紙機的介紹（1）造紙機的概念造紙機紙張抄造的聯(lián)合裝備。主要由網(wǎng)、壓榨和干燥等部構

3、成。網(wǎng)部分圓網(wǎng)和長網(wǎng)兩種。壓榨部由壓榨輥和造紙毛布等組成。干燥部由一個或幾個烘缸組成。某些長網(wǎng)機還裝備機械壓光機，以提高紙的平滑度和緊度等。造紙機的類型很多，如制造單面光紙張的單烘缸紙機（又稱楊克式紙機）、制造一般紙張的長網(wǎng)多烘缸紙機、制造打字紙和卷煙紙等的薄頁紙機、制造紙板的紙板機等。（2）造紙機的簡介將符合造紙要求的紙漿水懸浮體經(jīng)濾網(wǎng)脫水成形、機械擠壓脫水和干燥等過程而抄制成紙的機器。造紙機包括完成以上工藝過程的成形、壓榨、烘干 3個主要部分,并配有必要的整飾、卷取及傳動裝置,以及供漿、漿料及白水循環(huán)、真空、通風排氣、損紙?zhí)幚砗蜐櫥⒆钥氐容o助系統(tǒng)。造紙機的規(guī)格常以其所抄造的成紙幅寬（簡稱

4、抄寬）、銅網(wǎng)幅寬和優(yōu)選的工作車速來表示。現(xiàn)代大型造紙機的抄寬可達11m，工作車速達1000m/min以上,日產(chǎn)紙量達數(shù)百噸,整臺機械的重量達千噸以上，長達百余米。在一般發(fā)展中國家以及一些特種紙的生產(chǎn)中使用較多的為小型造紙機,其抄寬13m，工作車速每分鐘幾十米至200米。一臺造紙機完整結構如圖1所示。圖1 造紙機結構圖（3）造紙機的發(fā)展歷史 1798年法國人n.l.羅伯爾首次提出造紙機的構思,并取得政府的專利權,但他并未制成機器。英國人s.&h.福德里尼爾兄弟購得這項專利權后,交由b.唐金改進設計并試制，1803年成功地制作出第一臺能抄紙的長網(wǎng)造紙機，又稱福德里尼爾紙機。圓網(wǎng)成形器是英國人j.迪

5、金森于1809年發(fā)明的。1820年t.b.克蘭普頓首先用火加熱鐵板圓筒烘紙，直到1872年杰克遜發(fā)明了用虹吸管排除冷凝水的蒸汽加熱烘缸。1828年寒丁發(fā)明了壓輥。1863年賀立歐克 (holyoke)紙廠發(fā)明了五輥超級壓光機。前后用了近百年的時間逐步完善了圓網(wǎng)和長網(wǎng)紙機的機型?，F(xiàn)代所有造紙機基本上屬于這兩個機型的范疇。 (4)造紙機的基本分類 習慣上按所采用的紙頁成形器類型將紙機分成長網(wǎng)、圓網(wǎng)、夾網(wǎng)及長圓網(wǎng)混合等機型；也有依其主要產(chǎn)品品種而分成新聞紙機、文化用紙紙機、電容器紙紙機；或按產(chǎn)紙厚薄分為薄型紙機、紙板機和常規(guī)紙機。(5)造紙機的基本結構根據(jù)抄造工藝的需要,紙機結構形式多樣,一般均由流

6、送、成形、壓榨、烘干、整飾、卷取及傳動等部件和輔助系統(tǒng)等配套設備組成。 1)成型部 由流漿箱、胸輥、成形網(wǎng)、吸水箱及伏輥等組成。流漿箱布漿器將流送系統(tǒng)送來的成漿均勻地噴送到成形網(wǎng)上，漿速與網(wǎng)速應相匹配?？刂茲{速與網(wǎng)速是選用流漿箱箱型的主要因素。全封閉水力式流漿箱是以調(diào)節(jié)沖漿泵的送漿壓力來調(diào)整漿速，適用于高速紙機；氣墊式流漿箱是以調(diào)節(jié)氣墊壓力來調(diào)速，而開敞式高位流漿箱則以調(diào)整箱內(nèi)漿位高度來調(diào)速，適用于中速紙機；開敞式隔倉流漿箱則適用于低速紙機。成形網(wǎng)為無端環(huán)狀網(wǎng)，在胸輥與伏輥之間，形成一個水平的或略帶傾斜度的平直網(wǎng)面，作為紙漿脫水的工作段，習慣稱它為網(wǎng)案,因而稱為長網(wǎng)。若將無端成形網(wǎng)置于圓形網(wǎng)籠

7、上,成為弧形的脫水成形的工作段，稱為圓網(wǎng)。若用鉆有孔眼的鋼制網(wǎng)鼓,從軸端抽吸真空,以加速成形網(wǎng)網(wǎng)面上的紙漿脫水則稱為真空圓網(wǎng)或真空成形網(wǎng)。若紙漿是在兩張長網(wǎng)相夾持下，兩網(wǎng)同時進行脫水成形則稱為夾網(wǎng)成形器(圖2 )。這些成形器采用了不同形式的脫水元件，使網(wǎng)上的紙漿加速脫水。元件分有靜止、轉動和兩者兼用等 3類。靜止元件如脫水板、弧面真空箱等，轉動元件如案輥、真空成形輥等。除用單一形式成形器組成長網(wǎng)紙機、圓網(wǎng)紙機、夾網(wǎng)紙機外，還有用多長網(wǎng)、多圓網(wǎng)、多夾網(wǎng)和多種形式長圓網(wǎng)混合式成形器組合的成形部。 2)壓榨部 對成形后的濕紙頁以加壓的方式進一步脫水。它由輥面硬和軟的兩個輥子，如石輥和膠輥相配組成一組

8、壓榨。壓榨部由同形式或不同形式的壓榨組組成，其中在習慣上還包括真空吸移裝置。壓榨時，以適當規(guī)格的毛布承托紙頁，它可以勻布加壓壓力并帶走部分被壓榨擠壓出來的水分，并可增強加壓的壓力，提高壓榨脫水能力。低速紙機多采用2060kn/m的線壓力，高速紙機采用高達210kn/m線壓力,當采用高沖量壓榨時，如濕抄機壓榨可高達350kn/m線壓力;將包膠輥制成真空壓輥、溝紋壓輥、襯網(wǎng)壓輥、盲孔壓輥等，以更有效地將壓榨水帶離壓區(qū)，這些都是50年代以來采用提高壓榨脫水效率的新技術。之后又采用復式壓榨結構形成封閉引紙。它由二組或三組壓榨合并組成，由真空吸移輥將濕紙從成形網(wǎng)上剝離，用毛布承托送入復合壓榨，以后紙頁在

9、各壓輥間傳遞，從而消除了過去紙頁在壓榨之間受著自重等因素的牽引作用造成斷頭的現(xiàn)象。80年代以來，出現(xiàn)了寬壓區(qū)壓榨技術，強韌的橡膠帶或膠輥，在強力受壓時變形,從而有著高達750kn/m線壓力和較寬的接觸面，有著明顯延長的脫水時間而大大提高了壓榨脫水能力，在高速紙機上效果更為突出?，F(xiàn)在出壓榨的紙頁干度可以從過去的3037提高到4345，有的甚至達到50。紙頁接觸光滑的硬輥面的次數(shù)或是粗糙膠面的次數(shù)以及各面的脫水量的多少，都會影響紙頁的表面質(zhì)量。處理合理則可以明顯減少紙頁兩面平滑度的差異，反之也可以造成兩面平滑度差異增大。 3)干燥部由齒輪傳動或由毛布帶動若干個烘缸為一組，若干組烘缸構成干燥部。各組

10、烘缸的線速度可以分別調(diào)整，保持各組烘缸之間微量速差以補償紙頁在干燥過程中的收縮。出干燥部的紙頁干度一般在9294左右。在干燥部末端，一般配有冷缸，使水氣能在冷缸面上凝聚。冷凝水可以濕潤紙頁表面以利于在整飾中得到較佳的表面平滑度。烘缸直徑以1.5m的效果最好。單面光紙可以通過采用高硬度、高光潔度缸面的大直徑烘缸而得到較高的單面光澤度,大直徑烘缸直徑一般采用37.5m。 4)表面修飾部 用多工序處理以取得良好的表面質(zhì)量。大多數(shù)紙在紙機后都經(jīng)過機械壓光機壓光，使紙面平整一致。機械壓光機由若干個冷鑄鐵輥制成，以各輥子的自重或另加壓將紙面壓平。若需要更高表面平滑度則要用超級壓光機壓光。它一般由紙粕輥和冷

11、鑄鐵輥相間排列組成。根據(jù)使用要求不同，一些品種要經(jīng)表面施膠來改進表面質(zhì)量；有的要經(jīng)過表面涂布，以改進外觀質(zhì)量或印刷質(zhì)量。表面施膠、涂布可以用成紙在紙機外通過施膠機及涂布機進行加工，也可以將施膠機及涂布設備組合在紙機內(nèi)進行機內(nèi)加工。 5)傳動系統(tǒng)將紙機各部位聯(lián)接同步運轉，使機械電氣構成一體。由機械減速裝置、調(diào)速穩(wěn)速裝置、分部傳動裝置等構成，均采用電力為動力源。 6)白水系統(tǒng)是對紙機成形部脫水的回收、處理和回用系統(tǒng)。包括白水的收集、輸送、過濾或沉淀、氣浮等設備，以分離回收纖維及填料復用，以及將清凈的白水在造紙工藝過程中循環(huán)利用的整個系統(tǒng)。 7)輔助系統(tǒng)由與紙機配套的電氣系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、車

12、間給排汽系統(tǒng)、損紙?zhí)幚?、壓縮空氣系統(tǒng)、供汽供水排水系統(tǒng)等所組成。(6)造紙機工作原理造紙生產(chǎn)分為紙漿和造紙兩個基本過程。制漿就是用機械的方法、化學的方法或者兩者相結合的方法把植物纖維原料離解變成本色紙漿或漂白紙漿。造紙則是把懸浮在水中的紙漿纖維，經(jīng)過各種加工結合成合乎各種要求的紙頁。(7)造紙機的控制要求 造紙機傳動屬于恒轉矩負載，所以要求電機采用恒轉矩調(diào)速。要求變頻器工作在恒轉矩調(diào)速控制狀態(tài)，所以應該選用恒轉矩機械負載變頻器。有的公司對于恒轉矩調(diào)速和恒功率調(diào)速采用不同型號的變頻器，如西門子公司的eco系列風機、水泵控制用變頻器和mdv、6se70恒轉矩變頻器。有的公司對于恒轉矩調(diào)速和恒功率調(diào)

13、速采用同一型號的變頻器，對于同一臺變頻器采用不同的控制方式所接配的電機不同，變頻器內(nèi)部參數(shù)設置不同。如abb公司acs400、acs600系列變頻器。比如型號為acs401-0030的變頻器在恒轉矩調(diào)速控制接配電機22kw，那么，當它在風機、水泵等恒功率控制時接配的電機為30kw。所以用戶在選擇變頻器是應該首先了解變頻器與傳動機械特性匹配。 三.基本要求該紙機正常運行對電氣傳動控制系統(tǒng)的要求基本有以下幾點： 1) 紙機傳動系統(tǒng)要有一定的穩(wěn)速精度和快速動態(tài)響應。其中穩(wěn)態(tài)精度0.02- 0.01%，動態(tài)精度0.1%- 0.05%; 2) 工作速度要有較寬、均勻的調(diào)節(jié)范圍，適應生產(chǎn)不同品種、定量的需

14、要。調(diào)節(jié)范圍為i=1：10之間; 3) 各傳動分部間速比穩(wěn)定、可調(diào)。為了使紙機可以生產(chǎn)良好的紙頁和提高紙機正常工作時間，紙機各分部的速度必須是穩(wěn)定、可調(diào)的。各分部的調(diào)速范圍為810%; 4) 爬行速度。為方便檢查、清洗聚酯網(wǎng)、壓榨毛毯、以及檢查各分部的運行情況，各分部應具有1530米/分可調(diào)的爬行速度。但這樣低速運轉時間不宜過長，以減少無效的運行和機械磨損; 5) 具有剛性或柔性連接的傳動分部間，在維持速度鏈關系基礎上，還須具有負荷動態(tài)調(diào)整的功能，以免造成由于負荷動態(tài)轉移而引起有的分部因過載而過流，有的分部因輕載而過壓; 6) 各分部具有微升、微降功能，必要的顯示功能，如線速度、電流、運行、故

15、障信號等。相關聯(lián)的分部具有單動、聯(lián)動功能; 7) 紙機傳動控制系統(tǒng)，應具有良好接口能力，可與qcs控制、蒸汽控制等子系統(tǒng)上聯(lián)上位工控機及工廠管理級計算機; 四.造紙機的工藝流程1.概述 圖2所示的紙板造紙機, 可以看到該紙機是一種由多臺設備組成的聯(lián)動機。濕部包括漿料流送設備、網(wǎng)部和壓榨部; 干部包括干燥部、切紙機和理紙機。具有適合抄紙性能的漿料進入造紙機的漿料流送設備, 經(jīng)漿流分布器和流漿箱的分布和勻整以后, 均勻而穩(wěn)定的流送到運動著的成形網(wǎng)的網(wǎng)面上。漿流在網(wǎng)部逐漸地過濾、脫水, 形成連續(xù)的濕的紙幅。當濕紙幅脫水到一定干度, 便可以從網(wǎng)面剝離, 送至壓榨部繼續(xù)脫水。壓榨部是由若干組輥式壓榨組成

16、。濕紙幅是由壓榨毛毯支托著, 在壓輥間用機械擠壓的方法脫水。為了保持壓榨毛毯的良好脫水性能, 壓榨輥上配設有毛毯洗滌裝置。經(jīng)壓榨部后, 濕紙幅的干度一般可達4 0 % 左右。然后濕紙幅經(jīng)氣墊式烘干箱進一步脫水。干燥后的紙板經(jīng)牽引輥進入切紙機, 經(jīng)縱切刀由送紙輥進入橫切部分, 橫切甩刀將紙幅切斷送出。切斷的紙經(jīng)輸送輥、高速輸送帶、低速輸送帶、壓紙帶送往理紙機。最后打包稱重, 整個工序完成。圖2 造紙機的工藝流程 紙漿機按工藝要求噴出的紙漿（底漿和面漿）被引到傳送毯上，經(jīng)回頭輥和一壓輥引導、預壓，再經(jīng)兩道壓輥二壓輥和三壓輥的壓整，成形紙進入5號烘缸初烘干，再進入大缸烘整，經(jīng)13號烘缸烘干后由壓光機

17、整理，最后由卷紙機卷成筒形紙。從回頭輥至卷紙機，9個環(huán)節(jié)均采用交流電動機變頻器調(diào)速拖動，變頻器的頻率給定信號來自plc,變頻器配有能量回饋單元。2. 穩(wěn)速的要求造紙機由紙漿到形成紙張, 需經(jīng)過多個分部, 因此是一個多單元的速度協(xié)調(diào)系統(tǒng), 各個分部間的速度要求嚴格配合, 根據(jù)工藝流程, 一般有以下關系: 只要其中一個分部速度不穩(wěn), 就會無法維持生產(chǎn), 紙幅不是斷裂, 就是松垮下來。如果整臺紙機車速不穩(wěn), 就不能保證紙張的定量(每平方米紙頁的重量)不變。因此要求紙機的各分部都能穩(wěn)速。但是, 在實際運行中, 有許多干擾因素破壞速度的穩(wěn)定, 例如電網(wǎng)電壓的波動、頻率的變化、負載的波動、溫度的變化等等,

18、對電氣傳動自動化控制的要求是克服這些干擾的影響, 保證車速的穩(wěn)定。3.平穩(wěn)起動的要求紙機中有的分部要求平穩(wěn)起動,例如網(wǎng)部起動太快就會損壞銅網(wǎng); 干燥部傳動慣量比較大, 起動太猛會把機械連軸扭斷, 因此要求整個系統(tǒng)能平穩(wěn)起動, 而且各分部要能單獨起動和停止。4.紙機速度鏈 由于各分部傳送著生產(chǎn)過程中的紙張, 根據(jù)造紙工藝的要求, 各分部間要求達到線速度比例協(xié)調(diào)(相鄰兩個分部間的線速度比值應保持恒定), 高精度地、可靠地保持這個比例系數(shù)是保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)正常運行的重要條件, 任何原因破壞這種比例協(xié)調(diào),就會降低產(chǎn)品質(zhì)量。同時, 紙機的這種速度比例協(xié)調(diào)關系應在該變車速或停機后重新開機時繼續(xù)保持, 而

19、不需重新調(diào)節(jié)。其次, 這種比例協(xié)調(diào)應具有微調(diào)功能, 以調(diào)節(jié)相鄰兩分部間的速差, 避免紙張在傳送過程中的松弛和繃緊現(xiàn)象, 并且速度微調(diào)應該靈敏、可靠, 不應在調(diào)過程中有明顯的滯后現(xiàn)象。 五.紙機控制系統(tǒng)結構我們的選型原則是：優(yōu)化設計，程序通用化，界面美觀化，使整個控制系統(tǒng)穩(wěn)定性好、可靠性高、魯棒性強。紙機控制系統(tǒng)結構圖如圖4所示。該控制系統(tǒng)采用交流變頻分部傳動控制，三級控制方式。第一級為驅(qū)動級，變頻器采用ab公司系列變頻器，由閉環(huán)控制編碼器反饋板，組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。第二級為plc控制系統(tǒng)，采用西門子s7-300 plc ， s7-300與變頻器組成modbus總線控制網(wǎng)絡，通訊速率可達19.2k

20、bit/s，并完成自動卷取及輔助部分的機電一體化功能;第三級為上位控制系統(tǒng)，采用dell公司工控機,用于紙機傳動系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控，實現(xiàn)整個紙機自動控制。并可通過工業(yè)以太網(wǎng)與qcs系統(tǒng)、dcs系統(tǒng)、廠級管理級等聯(lián)網(wǎng)，可實現(xiàn)紙機控制系統(tǒng)優(yōu)化控制。 如圖4 紙機控制系統(tǒng)結構圖 六.造紙紙機電氣傳動控制系統(tǒng)的設計（軟件部分）1.單片機變頻調(diào)速（1）單片機介紹（1.1）單片機的概念單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器cpu隨機存儲器ram、只讀存儲器rom、多種i/o口和中斷系統(tǒng)、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉換器、a/

21、d轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統(tǒng)。（1.2）單片機的分類 單片機作為計算機發(fā)展的一個重要領域，應用一個較科學的分類方法。根據(jù)目前發(fā)展情況，從不同角度單片機大致可以分為通用型/專用型、總線型/非總線型及工控型/家電型。 1）通用型/專用型 這是按單片機適用范圍來區(qū)分的。例如，80c51是通用型單片機，它不是為某種專用途設計的；專用型單片機是針對一類產(chǎn)品甚至某一個產(chǎn)品設計生產(chǎn)的，例如為了滿足電子體溫計的要求，在片內(nèi)集成adc接口等功能的溫度測量控制電路。 2）總線型/非總線型 這是按單片機是否提供并行總線來區(qū)分的。總線型單片機普遍設置有并行地址總線、 數(shù)據(jù)總線、控制總

22、線，這些引腳用以擴展并行外圍器件都可通過串行口與單片機連接，另外，許多單片機已把所需要的外圍器件及外設接口集成一片內(nèi)，因此在許多情況下可以不要并行擴展總線，大大減省封裝成本和芯片體積，這類單片機稱為非總線型單片機。 3）控制型/家電型 這是按照單片機大致應用的領域進行區(qū)分的。一般而言，工控型尋址范圍大，運算 能力強；用于家電的單片機多為專用型，通常是小封裝、低價格，外圍器件和外設接口集成度高。 顯然，上述分類并不是惟一的和嚴格的。例如，80c51類單片機既是通用型又是總線型，還可以作工控用。（1.3）單片機的基本結構單片機由運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備構成。（1.4）單片機工作過程單片

23、機自動完成賦予它的任務的過程，也就是單片機執(zhí)行程序的過程，即一條條執(zhí)行的指令的過程，所謂指令就是把要求單片機執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來，這是在設計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的，一條指令對應著一種基本操作；單片機所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機能自動完成某一特定任務，必須把要解決的問題編成一系列指令（這些指令必須是選定單片機能識別和執(zhí)行的指令），這一系列指令的集合就成為程序，程序需要預先存放在具有存儲功能的部件存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取

24、出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。 程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機在執(zhí)行程序時要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計數(shù)器pc（包含在cpu中），在開始執(zhí)行程序時，給pc賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令，pc之中的內(nèi)容就會自動增加，增加量由本條指令長度決定，可能是1、2或3，以指向下一條指令的起

25、始地址，保證指令順序執(zhí)行。（1.5）單片機硬件特性1）單片機集成度高。單片機包括cpu、4kb容量的rom（8031 無）、128 b容量的ram、 2個16位定時/計數(shù)器、4個8位并行口、全雙工串口行口 2）系統(tǒng)結構簡單，使用方便，實現(xiàn)模塊化 3）單片機可靠性高，可工作到106 107小時無故障 4）處理功能強，速度快5）低電壓，低功耗，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品 6）控制功能強（2）單片機的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)（2.1）概述 在電氣傳動領域中，隨著自關斷器件技術水平的不斷提高，脈寬調(diào)制技術（簡稱pwm技術）也日趨成熟。pmw交流變頻調(diào)速以其高效率、高功率因數(shù)、輸出波形好、結構簡單等優(yōu)點，在井下風機、水

26、泵、造紙機等設備中得到了廣泛的應用。將單片機應用于交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，可有效地避免傳統(tǒng)調(diào)速方案中的一些缺點，達到了提高控制精度的目的，其特點： 1）采用單片機可以使絕大多數(shù)控制邏輯通過軟件實現(xiàn)，簡化了電路。 2）單片機具有更強的邏輯功能，運算速度快，精度高，有大容量的存儲單元，可以實現(xiàn)較為復雜的控制。 3）無零點漂移，控制精度高。 4）可以提供人機界面，多機連網(wǎng)工作。根據(jù)國內(nèi)外有關變頻調(diào)速的最新研究成果及研究動向，參閱大量的文獻、資料，本著先進性與成熟性兼顧、標準化、可靠性、連續(xù)性、及時性的系統(tǒng)設計原則，設計了如圖5所示的系統(tǒng)結構框圖。 圖5系統(tǒng)結構框圖整個電路分為三大部分：主回路、驅(qū)動電路以及

27、用單片機控制pwm產(chǎn)生器的控制電路，另外還有過流檢測和保護電路，這樣使得系統(tǒng)工作更穩(wěn)定、可靠。(3)系統(tǒng)主回路設計 (3.1)整流濾波電路的設計 為了給逆變器提供一個穩(wěn)定的直流電壓，需要將電網(wǎng)輸入的交流電進行整流。通常整流電路可分為可控整流和不可控整流?？煽卣骺梢允瓜到y(tǒng)的功率因數(shù)接近l，并且具有較小的紋波，頻率高，可降低較小幅值的濾波電容。但是采用可控整流電路會使得系統(tǒng)成本上升，并且控制電路復雜。目前比較經(jīng)濟可靠的方案，一般都是采用二極管整流，使電網(wǎng)功率因數(shù)與逆變輸出電壓無關而接近于1。在本系統(tǒng)中，我們采用了三相二極管不可控整流，如圖6所示 圖6 整流電路 采用它無需控制電路驅(qū)動，電路簡單、

28、可靠，成本低，缺點就是紋波較大，需采用較大幅值的濾波電容。 (3.2) 三相逆變電路的設計三相交流負載需要三相逆變器，在三相逆變電路中，應用最廣的是三相橋式逆變電路。采用igbt作為可控元件的電壓型三相逆變電路如圖7所示，可以看出電路由三個半橋組成。 圖7 三相逆變電路電壓型三相逆變橋的基本工作方式與單相逆變橋相同，是 導電方式，即每個橋臂的導電角度為 ，同一相（同一半橋）上下兩個臂交替導電，各相開始導電的時間依次相差 。這樣，在任一瞬間，將有三個橋臂同時導通?？赡苁巧厦嬉粋€臂，下面兩個臂，也可能是上面兩個臂下面一個臂同時導通。因為每次換流都是在同一相上下兩個橋臂之間進行的，因此，也被稱為縱向

29、換流。用t記為周期，只要注意三相之間互隔t/3（t是周期）就可以了，即b相比a相滯后t /3，c相又比b相滯后t/3。具體的導通順序如下：第1個t/6:v1,v6,v5導通,v4,v3,v2截至;第2個t/6:vl,v6,v2導通,v4,v3,v5截至;第3個t/6:v1,v3,v2導通,v4,v6,v5截至;第4個t/6:v4,v3,v2導通,v1,v6,v5截至;第5個t/6：v4,v3,v5導通,v1,v6,v2截至;第6個t/6:v4,v6,v5導通,v1,v3,v2截至。 (4)驅(qū)動電路及系統(tǒng)保護電路的設計 (4.1)驅(qū)動電路的設計作為功率開關器件，igbt的工作狀態(tài)直接關系到整機的

30、性能，所以選擇或設計合理的驅(qū)動電路顯得尤為重要。采用一個性能良好的驅(qū)動電路，可使igbt工作在比較理想的開關狀態(tài)，縮短開關時間，減小開關損耗，對提高整個裝置的運行效率，可靠性和安全性都有重要的意義。驅(qū)動電路必須具備兩個功能：一是實現(xiàn)控制電路與被驅(qū)動igbt柵極的電隔離;二是提供合適的柵極驅(qū)動脈沖。對驅(qū)動電路的要求，可歸納如下：1）igbt和mosfet都是電壓驅(qū)動，都具有一個2.55v值電壓，有一個容性輸入阻抗，因此igbt對柵極電荷非常敏感，故驅(qū)動電路必須很可靠，要保證有一條低阻抗值的放電回路，即驅(qū)動電路與igbt的連線要盡量短。2）用內(nèi)阻小的驅(qū)動源對柵極電容充放電，以保證柵極控制電壓uge

31、,有足夠陡的前后沿，使igbt的開關損耗盡量小。另外，igbt開通后，柵極驅(qū)動源應能提供足夠的功率，使igbt不退出飽和而損壞。3）驅(qū)動電路要能傳遞幾十khz的脈沖信號。4）在大電感負載下，igbt的開關時間不能太短，以限制出di/dt形成的尖峰電壓，確保igbt的安全。5）igbt的柵極驅(qū)動電路應盡可能簡單實用，最好自身帶有對igbt的保護功能，有較強的抗干擾能力。本文采用美國ir公司推出的ir21lo集成驅(qū)動器來驅(qū)動igbt，它兼有體積小，速度快，電路簡單的優(yōu)點，是中小功率變換裝置中驅(qū)動器件的首選品種。驅(qū)動芯片ir2110用于驅(qū)動半橋電路如圖8所示。 圖8 ir2110驅(qū)動半橋電路 (4.

32、2)電流檢測及過流保護電路當流過igbt的電流過流，一旦超出安全區(qū)，igbt將永久損壞，因此系統(tǒng)要設置電流過流保護電路，系統(tǒng)在變頻器的直流部分串電流互感器將電流轉換為電壓信號再通過比較器比較，將過流信號檢測出來后，送到sa828l的脈沖封鎖端（電平信號），那么sa828l就會停止輸出pwm脈沖，以保護 igbt。igbt的過電流保護電路如圖9所示。 圖9 igbt的電流保護電路其中運放c814組成電壓跟隨器，其輸入來自電流互感器的輸出。兩個電壓比較器c271組成窗口電壓比較器，比較器的輸出經(jīng)施密特反相器連接到與門的輸入端。當igbt沒有過電流時，c814的輸入電壓比較低，窗口電壓比較器輸出高電

33、平，因此en信號為高電平，使igbt驅(qū)動信號有效;反之，當 igbt過電流時，en信號變?yōu)榈碗娖?，封鎖了igbt驅(qū)動信號而使igbt關斷，調(diào)節(jié)電位器rp，可以改變過流閥值的大小。過壓保護電路的原理與電流保護電路類似，另外在主電路上應配裝一個10a的快速熔斷保險，當電路發(fā)生嚴重過流時，快速熔斷保險燒斷切斷電網(wǎng)電源，盡可能的保證主電路的安全。 (5)控制電路軟硬件設計三相spwm發(fā)生器是控制電路的核心部分。在本設計中，我們選用了at89c51單片機控制英國mitel公司的專用集成芯片sa8281作為 spwm波形發(fā)生器，該芯片與微處理器接口方便，幾乎不用加任何的邏輯電路即可構成完整的spwm控制電

34、路，結構緊湊，提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性，利于降低成本。 (5.1)sa8281的功能介紹sa8281芯片是mitel公司設計的專門為交流電機的調(diào)速控制，ups電源以及其他需要脈寬調(diào)制作為一種有效電源控制的電力電子器件4。引腳如圖10所示： 圖10 sa8281的引腳排列 圖11 單片機與sa8281連接圖它可用于三相pwm波形產(chǎn)生的可編程微機外圍接口芯片，使用一組標準的motel總線，適用于英特爾和摩托羅拉二種總線接口，接口通用性好，編程和操作簡單，方便，快捷。sa8281采用常用的對稱的雙邊緣采樣法產(chǎn)生全數(shù)字化pwm波形，無時漂，無溫漂，具有很高的精度和溫度穩(wěn)定性。有6個標準的ttl電平輸

35、出，用來驅(qū)動逆變器的6個功率開關器件。工作頻率范圍寬，精度高，三角載波頻率可調(diào)。工作方式靈活，在電路不變的情況下，直接通過軟件設定載波頻率、調(diào)制頻率、調(diào)制比、最小脈寬、死區(qū)時間等工作參數(shù)就可改變逆變器的性能指標，驅(qū)動不同負載或工作于不同工況?？赏ㄟ^改變輸出spwm脈沖的相序?qū)崿F(xiàn)電機的正反轉，通過調(diào)制達到輸出頻率為ohz而給電機繞組通一直流電，實現(xiàn)電機的“直流插入制動”。獨立閉鎖端可瞬時閉鎖輸出spwm脈沖，可處理電機突發(fā)情況的發(fā)生。波形存儲在內(nèi)部rom中，可以選擇可刪除的最小脈寬和死區(qū)時間。 (5.2)控制硬件電路的實現(xiàn)控制電路部分采用的單片機為atmel公司推出的at89c51，它采用cmo

36、s結構，耗能低，抗干擾能力強，與mcs一5l系列完全兼容，且功能比一般的51系列芯片要強大許多。其內(nèi)部含有128字節(jié)的ram和4k字節(jié)的eprom完全滿足系統(tǒng)需要，不用外加ram或eprom存放數(shù)據(jù)或程序，但需要設定和保存的參數(shù)則存放在一片eeprom中。正弦波發(fā)生器的原理圖如圖11所示，它以sa828l作為三相正弦波的發(fā)生芯片，單片機at89c51作為sa8281的控制芯片。sa828l 將大部分外圍電路都集成在芯片內(nèi)部，可以看出sa8281與微處理器接口簡單，控制電路非常簡單，結構緊湊，這樣做從另一方面來講對芯片工作的穩(wěn)定性有很大幫助，提高了可靠性。從整個電路來說，實現(xiàn)對sa828l的控制

37、是通過按鍵輸入相應的信息。本電路的設計要對sa8281輸入初始化參數(shù)和控制參數(shù)，所以用到了三個按鍵0#鍵、1#鍵和2#鍵。在主程序中判斷鍵號用的是查詢式,0#鍵按下轉入初始化子程序：l#鍵按下轉入加速子程序：2#鍵按下轉入減速子程序。at89c51是地址與數(shù)據(jù)總線復用類的單片機，為了隔離潛在的噪音干擾，設置輸出斷開引腳settrip在通常情況下接地，同時設置了開關，便于在緊急情況下迅速關斷所有pwm輸出;為使pwm輸出處于有效狀態(tài)，輸出關斷引腳 接高電平 6。外部時鐘clk引腳接獨立的12m有源晶振為 sa8281芯片提供一時鐘基準用于控制與pwm有關的各時序。 (5.3)控制電路軟件設計對s

38、a8281芯片的控制是通過微處理器接口將相應的參數(shù)送入芯片內(nèi)部兩24位的寄存器r4、r3來實現(xiàn)的，它們是初始化寄存器和控制寄存器。數(shù)據(jù)先被讀入一系列臨時寄存器r0r2中，然后通過一條虛擬的寫操作將數(shù)據(jù)傳送至相應的r4，r3寄存器。初始化寄存器用于設定和電機及逆變器有關的一些基本參數(shù)。在正常情況下，這些參數(shù)在電機工作前就被初始化（例.在pwm輸出允許前），并且在電機工作時一般不允許改變。控制寄存器在工作過程中控制輸出脈寬調(diào)制波的狀態(tài)，從而進一步控制電機的運行，比如轉速、正/反轉、啟動和停止等。通常在電機工作時該寄存器內(nèi)容經(jīng)常被改寫以實現(xiàn)對電機的實時控制。程序流程圖下面分別進行說明： (5.3.1

39、)主程序 主程序判斷鍵號用的是查詢式：o#鍵按下轉入初始化子程序;1#鍵按下轉入加速子程序;2#鍵按下轉入減速子程序。另外為了防止誤操作增加了延時去抖動的再次判斷鍵號環(huán)節(jié)。主程序流程圖如圖12所示： 圖12 主程序流程圖 (5.3.2)初始化子程序在初始化子程序要設定的是與電機和變頻器有關的基本參數(shù)，包括載波頻率的設定、調(diào)制波頻率范圍設定、脈沖延遲時間設定、最小刪除脈寬的設定、調(diào)制波形選擇、幅值控制設定等。初始化寄存器的數(shù)據(jù)先以8位格式存入臨時寄存器r0，r1和r2中，然后通過虛擬寫操作r4再被存入初始化寄存器。通常情況下，這些參數(shù)在電機工作過程中不要改變。sa8281初始化子程序流程如圖13

40、所示： 圖13 sa8281初始化子程序流程圖 (5.3.3)調(diào)速子程序調(diào)速子程序包括加速子程序和減速子程序，本文只介紹加速子程序，減速子程序類似于加速子程序。加速子程序流程圖如圖9所示，控制參數(shù)包括調(diào)制波頻率控制字和調(diào)制波幅值控制字，它們要通過計算求得，方法：首先根據(jù)電機的u/f曲線得到調(diào)制波的頻率與幅值，然后通過公式計算出相應的控制字并制成表格，本文的程序設計中利用查表法實現(xiàn)兩種控制參數(shù)的傳送。調(diào)制波頻率與幅值對比如表1所示。加速子程序流程圖如圖14所示： 表1 調(diào)制波頻率與幅值對比表 圖14 加速子程序流程圖 (6)總結本文中，設計變頻調(diào)速控制系統(tǒng)時，控制芯片采用單片機at89c51，采

41、用sa8281作為正弦波發(fā)生器，用ir2110芯片來驅(qū)動，另外考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，設計了系統(tǒng)的保護電路，這樣整個系統(tǒng)有成本低廉，功能齊全的特點，并具有較大的實用價值。目前，我國的變頻調(diào)速市場逐漸增長，需求量日益廣泛。因而，對于變頻調(diào)速控制系統(tǒng)的研究具有重要的學術意義和應用價值。2.plc變頻調(diào)速（1）plc介紹（1.1）plc概念可編程邏輯控制器（programmable logic controller，plc），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。（1.2）pl

42、c基本結構 1）電源 2）中央處理單元(cpu) 3）存儲器 4）輸入輸出接口電路 5）功能模塊 6）通信模塊（1.3）工作原理當可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段， 1）輸入采樣階段：在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入i/o映象區(qū)中的相應的單元內(nèi)。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，i/o映象區(qū)中的相應單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。 2）用戶程序執(zhí)行階段：在用戶程序

43、執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構成的控制線路進行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)ram存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在i/o映象區(qū)中對應位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在i/o映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設備在i/o映象區(qū)或系統(tǒng)ram存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結果會對排在下面的凡是用到

44、這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即i/o指令則可以直接存取i/o點。即使用i/o指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從i/o模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 3）輸出刷新階段：當掃描用戶程序結束后，可編程邏輯控制器就進入輸出刷新階段。在此期間，cpu按照i/o映象區(qū)內(nèi)對應的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應的外設。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。（2）plc同步傳動系統(tǒng)（2.1）概論 在塑料

45、、印染以及造紙紡織等業(yè)生產(chǎn)中，往往具有很多個同步傳動單機，每個機組都有各自獨立的拖動系統(tǒng)。與此同時，又要求各單元間被加工物（布匹、紙張等）的運行線速度能夠步調(diào)一致，即實現(xiàn)同步運動。造紙設備雖然種類繁多，傳動結構也各異，但從系統(tǒng)組成來看都是由壓榨、烘干、壓光、卷取等幾個部分組成，各部分都有電機驅(qū)動。造紙工藝要求:設備傳動時應保證紙在各部分傳送時具有恒定的速度及恒定的張緊度。本文采用plc控制來實現(xiàn)造紙機的同步傳動。（3）造紙機同步傳動系統(tǒng)（3.1）造紙生產(chǎn)線控制要求分析圖15為造紙生產(chǎn)線操作臺的面板圖。由于該系統(tǒng)由多個單元組成，各單元要求保持同步，從而構成同步傳動控制系統(tǒng)。對同步控制的要求: 圖

46、15 操作臺布置圖 1）統(tǒng)調(diào):各單元要能夠同時升速和降速。統(tǒng)調(diào)是根據(jù)主指令單元（通常是一單元）對轉速的要求來進行調(diào)節(jié)的。 2）局部微調(diào):當操作人員發(fā)現(xiàn)某單元的速度不同步時，可以進行微調(diào)（人工干預）。微調(diào)時，該單元以后的各單元的轉速必須同時升速或降速，而不必逐個的進行。 3）單獨微調(diào):在檢修和調(diào)試階段，或者遇到特殊情況，又必須能夠?qū)γ總€單元進行單獨的微調(diào)。 假設該生產(chǎn)線由四個單元組成，各個單元的運行情況可以由各自的線速表直觀的顯示出來。（4）同步運行 1）當進行統(tǒng)調(diào)操作時，將單/統(tǒng)調(diào)開關切換到統(tǒng)的位置，通過統(tǒng)調(diào)按鈕的增/減對四個單元進行同步控制; 2）當發(fā)現(xiàn)某單元的速度不同步時，可以進行同步微調(diào)

47、，例如:當2單元需要調(diào)節(jié)時，則24單元則同時升速或降速; 3）當由于某種原因，某個個別單元速度跟不上時，這時需要進行繃緊。對于造紙系統(tǒng)來說，需要按下繃緊按鈕，使其速度短暫提升一小段時間，達到繃緊效果。為了便于操作人員直觀的了解系統(tǒng)運行情況，各個操作均有相應的指示燈顯示。（5）造紙機同步傳動控制原理（5.1）變頻器的啟停如圖16所示，以1單元的變頻器控制圖為例，sa13為變頻器的啟動開關，當sa13接通時，運行指示燈la11亮，停止指示燈la12滅，此時變頻器處于運行狀態(tài);當按下變頻器停止按鈕sa12時，線圈ka13失電，變頻器停止運行。 圖16 變頻器控制圖（5.2統(tǒng)/單調(diào)控制 統(tǒng)/單調(diào)開關s

48、a11置于統(tǒng)調(diào)位置，此時，線圈ka12接通，生產(chǎn)系統(tǒng)處于統(tǒng)調(diào)狀態(tài)，通過同步器，可以使14同時進行升速和降速調(diào)整。當撥到單調(diào)位置時，線圈ka12失電，同時線圈ka11通電，進入同步微調(diào)狀態(tài)。這時可以調(diào)整該變頻器及其以下的單元。（5.3）繃緊 當常開開關sa14閉合，此時線圈ka14通電，此時變頻器會從外部得到一個瞬間稍高電壓，控制該單元轉速提升到正常水平;斷開sa14，恢復的統(tǒng)調(diào)狀態(tài)。圖17為由4個控制單元組成的生產(chǎn)系統(tǒng)接線圖。 圖17 由4個控制單元組成的控制系統(tǒng)（6）造紙機同步傳動系統(tǒng)的plc控制 采用歐姆龍公司的可編程序控制器cpm1a-40cdr-d對該造紙機同步系統(tǒng)進行改造，選擇兩個數(shù)

49、字信號輸入端x1和x2，通過功能預置，作為升速和降速之用，同時，把繃緊功能整合到各單元的單獨微調(diào);改造后的控制系統(tǒng)圖如圖18所示。 圖18 采用plc進行控制的同步系統(tǒng)（6.1） 控制原理 變頻器vfd-1至變頻器vfd-4的fwd端在得到輸入信號時，啟動;失去信號時，停止;變頻器vfd-1的x1端子在統(tǒng)調(diào)升速和單調(diào)升速時得到信號，x2端子在統(tǒng)調(diào)降速和單調(diào)降速時得到信號; 變頻器vfd-2的x1端子在統(tǒng)調(diào)升速、24單元的同步微調(diào)升速和單調(diào)升速時得到信號，x2端子在統(tǒng)調(diào)降速、24單元的同步微調(diào)降速和單調(diào)降速時得到信號;變頻器vfd-3的x1端子在統(tǒng)調(diào)升速、24單元的同步微調(diào)升速、34單元同步微調(diào)

50、降速和單調(diào)升速時得到信號，x2端子在統(tǒng)調(diào)降速、24單元的同步微調(diào)降速、34單元同步微調(diào)降速和單調(diào)降速時得到信號;變頻器vfd-4的x1端子在統(tǒng)調(diào)升速、24單元的同步微調(diào)升速、34單元同步微調(diào)降速和單調(diào)升速時得到信號，x2端子在統(tǒng)調(diào)降速、24單元的同步微調(diào)降速、34單元同步微調(diào)降速和單調(diào)降速時得到信號。（2.3.2） i/o分配 該型號plc的輸入端的i/o地址為:00000-00915;輸出端的i/o地址為:01000-01915。 i/o分配表附表所示。附表 i/o分配表。 梯形圖控制程序造紙機同步系統(tǒng)的plc控制梯形圖如圖19所示。 圖19 造紙機同步系統(tǒng)的plc控制梯形圖（7）總結 根據(jù)

51、以上的設計，我們采用了歐姆龍公司的可編程序控制器cpm1a-40cdr-d、臺達ved-b變頻器和scd同步器進行了造紙機同步系統(tǒng)的試驗。在運行中效果良好，充分顯示出其功能較強、構造簡單、便于維護和檢修、可靠性高等待點，達到了預期目的，具有廣闊的應用空間。3.plc與單片機的比較 相同的地方：本質(zhì)是一樣的，都是基于微處理器技術。都可以實現(xiàn)對儀器設備的智能化控制。plc內(nèi)部就用了單片機。優(yōu)點 1)由專業(yè)大公司精心設計的硬件和軟件系統(tǒng)，功能強大、可靠性好。 2)編程方法簡單易學，即使是不熟悉電腦的工程師也可以用它開發(fā)復雜的控制系統(tǒng) 3)抗干擾能力強，適用于環(huán)境惡劣的工業(yè)控制場合。 4)有豐富的擴展

52、模塊和聯(lián)網(wǎng)能力，可以做成大型復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)。 5)價格便宜功能強大。既可以用于價格低廉的民用產(chǎn)品也可用于昂貴復雜的特殊應用系統(tǒng)。 6)自帶完善的外圍接口，可直接連接各種外設，有強大的模擬量和數(shù)據(jù)處理能力。 7)體積小，功耗低可用于電池供電的便攜式產(chǎn)品。 8)有高級語言支持，編程效率高，可移植性好。缺點 1)價格昂貴，體積大 2)功能擴展需要較多的模塊待添加的隱藏文字內(nèi)容2 3）不適合大批量重復生產(chǎn)的產(chǎn)品 4）編程方法復雜，不容易上手 5）抗干擾能力差4.造紙機plc的選型方式在plc系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是plc工程設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依

53、據(jù)。plc及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型所選用plc應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，plc的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定plc的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的plc和設計相應的控制系統(tǒng)。 1.輸入輸出（i/o）點數(shù)的估算 i/o點數(shù)估算時應考慮適當?shù)挠嗔?，?/p>

54、常根據(jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商plc的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進行圓整。 2.存儲器容量的估算 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量i/o點數(shù)的1015倍，加上模擬i

55、/o點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字數(shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。 3.控制功能的選擇 該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。 (1）運算功能 簡單plc的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通plc的運算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；大型 plc中還有模擬量的pid運算和其他高級運算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在plc中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進行數(shù)據(jù)通信的功能。設計選型時應從實際應用的要求