功率變送器在造紙磨漿機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

摘要：造紙磨漿機(jī)控制系統(tǒng)中由PLC通過變頻器控制磨漿機(jī)的磨刀進(jìn)退位移量，功率變送器對(duì)磨漿機(jī)高壓電機(jī)的功率信號(hào)進(jìn)行采集，同時(shí)將功率信號(hào)以DC4-20mA模擬量信號(hào)傳輸至PLC，從而控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)磨漿機(jī)的刀距，構(gòu)成穩(wěn)定可靠的閉環(huán)系統(tǒng)。

0.概述

雙盤磨漿機(jī)作為國(guó)內(nèi)造紙行業(yè)制漿線中使用廣泛的磨漿設(shè)備，因各紙種的品質(zhì)評(píng)鑒不同，要求盤磨打漿度不同。磨片之間間隙的大小直接影響了盤磨打漿度，為保證盤磨在合適的磨片下能夠打出合適的紙漿，需要有準(zhǔn)確地控制系統(tǒng)。

造紙磨漿機(jī)控制系統(tǒng)以PLC為核心，與功率變送器和變頻器結(jié)合應(yīng)用，對(duì)雙盤磨漿機(jī)工藝實(shí)行過程控制，具有高穩(wěn)定性與快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，既能實(shí)現(xiàn)打漿過程的平穩(wěn)、準(zhǔn)確控制，又能提高磨漿機(jī)的控制性能和自我保護(hù)能力，增強(qiáng)控制系統(tǒng)的可靠性和安全性。

1.控制過程與原理

造紙磨漿機(jī)控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1，主要工藝動(dòng)作過程如下：主機(jī)啟動(dòng)之前，首先啟動(dòng)液壓泵電機(jī)，確認(rèn)沖水清洗磨室后進(jìn)紙漿，為系統(tǒng)正常工作提供漿壓。接著，主機(jī)啟動(dòng)，快速進(jìn)刀，由待機(jī)停刀位進(jìn)刀到指定位置，再慢速進(jìn)刀到正常工作狀態(tài)位。根據(jù)具體的工作需要，先行斷漿之后可以實(shí)現(xiàn)人工或自動(dòng)退刀到停刀位，正常退刀之后，系統(tǒng)會(huì)給出是否沖水清洗的提示，確認(rèn)沖水完畢，即可實(shí)現(xiàn)整機(jī)停車。當(dāng)遇到特殊情況時(shí)，可以先緊急停車，安全退刀之后，再停止液壓泵工作。

圖1 造紙磨漿機(jī)控制系統(tǒng)

2.功率變送器在磨漿機(jī)的進(jìn)退刀控制中的作用

造紙磨漿機(jī)的磨盤的實(shí)際工作間距非常小，要求在快速進(jìn)刀之后，需要控制好進(jìn)刀的速度，避免刀盤之間產(chǎn)生直接磨擦，損壞刀盤。進(jìn)刀控制包括兩個(gè)方面：快速進(jìn)刀和慢速進(jìn)刀?？焖龠M(jìn)刀是為了節(jié)省進(jìn)刀時(shí)間提升效率，慢速進(jìn)刀則是為了對(duì)進(jìn)刀量進(jìn)行準(zhǔn)確控制，以滿足刀盤之間對(duì)距離的嚴(yán)格要求。因此需要在紙漿濃度和流量穩(wěn)定的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)恒功率打漿控制。

磨漿機(jī)10kV高壓系統(tǒng)電路圖如圖2所示。功率變送器通過裝在磨漿機(jī)10kV高壓電機(jī)線路中的電壓互感器和電流互感器，采集電壓和電流，從而檢測(cè)磨漿機(jī)10kV高壓電機(jī)的功率，功率變送器以4mA表示功率信號(hào)的零點(diǎn)，用20mA表示功率信號(hào)的滿刻度，然后將功率信號(hào)以DC4-20mA成比例關(guān)系線性輸出，傳至PLC。PLC根據(jù)功率信號(hào)動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)磨漿機(jī)的刀距，控制進(jìn)刀或退刀，從而實(shí)現(xiàn)恒功率打漿控制。

圖2 磨漿機(jī)10kV高壓系統(tǒng)電路圖

3. BD系列電力變送器

用途：能測(cè)量有功功率，無功功率，隔離變送輸出模擬信號(hào)。

產(chǎn)品規(guī)格：

BD-3P 三相三線有功功率變送器

BD-3Q 三相三線無功功率變送器

BD-3P/Q/I 三相三線有功功率/無功功率/電流組合變送器

BD-4P/Q/I 三相四線有功功率/無功功率/電流組合變送器

BD-4P 三相四線有功功率變送器/頻率變送器/功率因數(shù)變送器

BD-4Q 三相四線無功功率變送器

3.1概述

BD系列電力變送器是一種將電網(wǎng)中的電流、電壓、頻率、功率、功率因數(shù)等電參量，經(jīng)隔離變送成線性的直流模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)裝置。產(chǎn)品符合GB/T13850-1998、IEC-688標(biāo)準(zhǔn)。

3.2通用技術(shù)條件

錯(cuò)誤校驗(yàn)(CRC)域占用兩個(gè)字節(jié)，包含了一個(gè) 16 位的二進(jìn)制值。CRC 值由傳輸設(shè)備計(jì)算出來，然后附加到數(shù)據(jù)幀上，接收設(shè)備在接收數(shù)據(jù)時(shí)重新計(jì)算 CRC 值，然后與接收到的 CRC 域中的值進(jìn)行比較，如果這兩個(gè)值不相等，就發(fā)生了錯(cuò)誤。

CRC 運(yùn)算時(shí)，首先將一個(gè) 16 位的寄存器預(yù)置為全 1，然后連續(xù)把數(shù)據(jù)幀中的每個(gè)字節(jié)中的 8 位與該寄存器的當(dāng)前值進(jìn)行運(yùn)算，僅僅每個(gè)字節(jié)的 8 個(gè)數(shù)據(jù)位參與生成 CRC，起始位和終止位以及可能使用的奇偶位都不影響 CRC。在生成 CRC 時(shí)，每個(gè)字節(jié)的 8 位與寄存器中的內(nèi)容進(jìn)行異或,然后將結(jié)果向低位移位，高位則用“0”補(bǔ)充，低位(LSB)移出并檢測(cè)，如果是 1，該寄存器就與一個(gè)預(yù)設(shè)的固定值(0A001H)進(jìn)行一次異或運(yùn)算，如果低位為 0，不作任何處理。

上述處理重復(fù)進(jìn)行，直到執(zhí)行完了 8 次移位操作，當(dāng)zui后一位(第 8 位)移完以后，下一個(gè) 8 位字節(jié)與寄存器的當(dāng)前值進(jìn)行異或運(yùn)算，同樣進(jìn)行上述的另一個(gè) 8 次移位異或操作，當(dāng)數(shù)據(jù)幀中的所有字節(jié)都作了處理，生成的終值就是 CRC 值。

3.3 BD系列電力變送器特點(diǎn)

l 整個(gè)量程范圍都有較高的線性度

l 輸出帶載能力強(qiáng)，信號(hào)傳輸距離可達(dá)幾百米

l 可通過485通訊，將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸至后臺(tái)

l 集成化程度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，優(yōu)良的溫度特性和長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性

在測(cè)量狀態(tài)下，單擊相應(yīng)功能鍵可以依次切換查看：電壓 V、電流 I、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電度 Ep 和無功電度 Eq 及頻率。

電壓顯示一次側(cè)值，單位為 V，當(dāng)一次測(cè)電壓達(dá)到預(yù)定界限時(shí)，顯示單位轉(zhuǎn)換為 kV。

電流顯示一次側(cè)值，單位為 A，當(dāng)一次測(cè)電流達(dá)到預(yù)定界限時(shí)，顯示單位轉(zhuǎn)換為 kA。

功率顯示一次側(cè)值，有功功率單位為 W，無功功率單位為 Var，當(dāng)功率值達(dá)到預(yù)定界限時(shí),顯示單位轉(zhuǎn)換為 kW 或者 MW 和 kVar 或者 MVar,當(dāng)接線方式為三相四線時(shí)，如果出現(xiàn)某相有功功率或功率因數(shù)為負(fù)值，則有可能該相電流進(jìn)線與出線接反。

顯示電度為一次或二次側(cè)值，電度顯示的單位固定為 kWh，當(dāng)顯示電度時(shí)，顯示兩位小數(shù)，即到 0.01kWh。

4.結(jié)束語

裝有安科瑞電力變送器的造紙磨漿機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)在某造紙廠正式投運(yùn)，操作簡(jiǎn)單，不僅實(shí)現(xiàn)了打漿過程的平穩(wěn)、準(zhǔn)確控制，同時(shí)還解決了常規(guī)產(chǎn)品的勞動(dòng)強(qiáng)度高、維護(hù)量大、指標(biāo)不穩(wěn)定、能耗高的一系列問題;并較好地達(dá)到保護(hù)設(shè)備、節(jié)能降耗的目的。

審核編輯：符乾江