2009年，我公司40萬噸高檔復(fù)印紙項(xiàng)目順利投產(chǎn)，該項(xiàng)目配套有兩臺(tái)紙機(jī)和兩臺(tái)復(fù)卷機(jī)。紙機(jī)及復(fù)卷機(jī)的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)為ABB公司最新的PMC800紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)。經(jīng)過近一年的運(yùn)行，對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)的一些問題進(jìn)行了優(yōu)化，現(xiàn)在傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，為提高設(shè)備運(yùn)行效率提供了一個(gè)好的前提。本文擬對(duì)本項(xiàng)目使用的ABB的PMC800紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行介紹。

1、紙機(jī)控制系統(tǒng)概況

      岳陽紙業(yè)股份公司40萬噸高檔復(fù)印紙項(xiàng)目為兩臺(tái)年產(chǎn)20萬噸的高檔紙機(jī)及配套的復(fù)卷機(jī)組成。紙機(jī)本體傳動(dòng)采用ABB公司產(chǎn)品，紙機(jī)輔助電氣控制系統(tǒng)采用了智能MCC控制，整個(gè)車間的電氣設(shè)備配置按技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠、維修簡(jiǎn)單的原則選型，較為高檔，目的也是為了保障電氣設(shè)備的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

2、ABB傳動(dòng)系統(tǒng)組成

      本次選擇的傳動(dòng)系統(tǒng)為ABB公司專為紙機(jī)電氣控制而設(shè)計(jì)的PMC800紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)。較之我公司早些年使用的PMC200控制系統(tǒng)有較大的變化。變頻器由ACS600多傳升級(jí)成了ACS800多傳，控制器由AC80統(tǒng)一成了ABB公司再紙機(jī)DCS控制領(lǐng)域廣泛使用的AC800M，現(xiàn)場(chǎng)操作面板也統(tǒng)一成了G2000系列的GOP面板，且有6英寸和10英寸兩種選擇。

      本項(xiàng)目的紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)由3個(gè)AC800M控制器組成整個(gè)紙機(jī)各個(gè)分部的控制，各控制器之間由工業(yè)以太網(wǎng)連接來傳遞數(shù)據(jù)。各個(gè)控制器下分別連接有系統(tǒng)控制所需的DI、DO、AI、AO等SI800 I/O接口模塊。ABB控制器的接口模塊種類豐富，有數(shù)字、模擬信號(hào)的輸入輸出模塊，有用于Profibus、Modbus、光纖ModuleBus、溫度信號(hào)接入模塊等。本項(xiàng)目使用的通訊模塊為每個(gè)控制器均有CI858光纖通訊模塊用于控制紙機(jī)傳動(dòng)ACS800多傳變頻器。每個(gè)控制器均有CI854 Profibus通訊模塊與紙機(jī)設(shè)備供貨商的MCS進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，為了增加系統(tǒng)通訊的抗干擾能力，特意增加了Profibus通訊與光纖通訊轉(zhuǎn)換模塊，由光纖經(jīng)車間電纜橋架接至紙機(jī)設(shè)備供貨商的MCS。

      電氣傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

3、逆變器及整流供電單元

      ABB公司PMC800紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)采用ACS800多傳變頻器來控制電機(jī)。本項(xiàng)目中按照大型紙機(jī)傳動(dòng)常用的方法采用直流母線給各個(gè)逆變器供電。在690V電壓等級(jí)時(shí)，ABB的逆變器及交流傳動(dòng)電機(jī)功率范圍廣，如多傳系統(tǒng)電機(jī)功率范圍為1.5KW至5600KW，完全可以滿足紙機(jī)及復(fù)卷機(jī)設(shè)備供應(yīng)商的電機(jī)功率要求，且所有設(shè)備的電壓等級(jí)一致，不需要按功率大小來分電壓等級(jí)，節(jié)省了費(fèi)用，也便于設(shè)備的安裝、維護(hù)。ACS800多傳逆變器為模塊化設(shè)計(jì)，按照功率大小，分為R2i，R3i，R4i，R5i，R7i，R8i等幾種模塊，其中R2i至R5i內(nèi)置了RMIO電機(jī)控制及I/O接口板，簡(jiǎn)單，緊湊，更換器件方便。且在柜內(nèi)安裝方式為傾斜式，利于散熱。R7i和R8i模塊為柜式安裝，R7i模塊的容量范圍為75 至215 KVA，R8i模塊的容量范圍為170 至 2800 kVA，且該兩種模塊在本身的容量范圍內(nèi)為同一種尺寸，安裝方便。模塊內(nèi)集成了充電電容，和逆變回路等，與外置的RMIO電機(jī)控制及I/O接口板之間用光纖連接，減少了干擾，增加了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。特別是R8i模塊，為小車式結(jié)構(gòu)，與柜體主回路之間采用插接的方式安裝，使設(shè)備更換及其方便。R8i模塊的另一個(gè)特點(diǎn)是可以并聯(lián)使用，且每一個(gè)模塊都是一臺(tái)完整的三相逆變器。最大12個(gè)R8i模塊并聯(lián)使用，這樣，就可以按照電機(jī)功率的大小選擇R8i模塊的配置個(gè)數(shù)，節(jié)省了費(fèi)用，并且當(dāng)某個(gè)并聯(lián)的R8i模塊出現(xiàn)故障時(shí)，還可以將其推出，選擇系統(tǒng)輕載使用。兩個(gè)R8i模塊并聯(lián)使用的示意圖如下：

      在本項(xiàng)目中，最大電機(jī)功率為710 KW，故選擇了2個(gè)580KVA的R8i并聯(lián)使用。當(dāng)有2個(gè)模塊并聯(lián)使用時(shí)，因RMIO電機(jī)控制及I/O接口板外置且只有一對(duì)光纖接口，故需配置APBU控制板，用來將并聯(lián)的逆變模塊連接到RDCU 的光纖分配單元。

      ABB逆變器柜還可配置多種可選件。如在本項(xiàng)目中，配置了預(yù)充電開關(guān)用于R8逆變器柜，該開關(guān)動(dòng)作后，現(xiàn)由預(yù)充電回路給R8i模塊內(nèi)的直流回路充電，當(dāng)充電完成后，開關(guān)的主回路機(jī)構(gòu)動(dòng)作，閉合主回路的快速熔斷器，給R8i模塊的主回路供電。

      ABB系統(tǒng)變頻柜的整流供電單元分為ISU、TSU、DSU三種。ISU為IGBT整流供電單元，整流所用的模塊與逆變器的R8i模塊相同。該整流方式可以去除系統(tǒng)的高頻和中頻諧波，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于DSU整流方式，但因此種整流方式價(jià)格較貴，故在本項(xiàng)目中僅使用了TSU和DSU兩種整流方式。TSU四象限晶閘管整流供電單元，在690V電壓等級(jí)下，功率范圍為850~3600KVA。該整流供電單元也是采用模塊化結(jié)構(gòu)，由正橋模塊和反橋模塊組成，形成主從結(jié)構(gòu)。正橋?qū)⑷嘟涣麟娬鞒芍绷麟?，反橋?qū)⒍嘤嗟碾姍C(jī)制動(dòng)能量回饋到電網(wǎng)，且配備了直流電抗器用于濾除中間直流電路的電流尖峰。整流供電單元提供直流電源至公共直流母線送至各個(gè)逆變器回路。

      為了減少系統(tǒng)電網(wǎng)的諧波畸變， TSU整流供電單元采用12脈波整流供電。由2臺(tái)變壓器分別給TSU的正反橋供電。兩臺(tái)變壓器的二次側(cè)要求分別接成星型和三角型。

4、控制器及軟件組成

      在本項(xiàng)目中，PMC800控制系統(tǒng)沒有使用以前常用的AC80控制器，而是采用了與ABB  DCS統(tǒng)一一致的AC800M系列控制器。AC800M控制器采用模塊化結(jié)構(gòu)，安裝簡(jiǎn)單，其CPU具備冗余功能。聯(lián)結(jié)至控制器CEX-Bus 和ModuleBus (S800 I/O模塊)具備熱插拔功能，除了外接電源端子外，還有外接電池接口，具備掉電程序保持功能。多個(gè)AC800M之間的數(shù)據(jù)通訊采用的是通用的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)線，各個(gè)控制器通過類似計(jì)算機(jī)的IP地址來相互識(shí)別。本項(xiàng)目中，共使用了3個(gè)AC800M控制器，每個(gè)控制器通過CEX-Bus連接了2個(gè)CI854 Profibus模塊（一個(gè)用于與現(xiàn)場(chǎng)G2000通訊，另一個(gè)用于與紙機(jī)供貨商的MCS系統(tǒng)通訊），還通過ModuleBus連接了多個(gè)DI/DO/AI模塊，用于現(xiàn)場(chǎng)的硬接線信號(hào)及紙機(jī)張力值的輸入等。

      AC800M的編程軟件為Control Builder M，簡(jiǎn)稱CBM，該軟件已集成與ABB的Industrial IT 800xA工業(yè)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)中。本項(xiàng)目因配置了工程師站和操作員站，故應(yīng)用了Industrial IT 800xA軟件，該軟件功能強(qiáng)大，具備監(jiān)控畫面制作，組態(tài)功能，操作人員權(quán)限設(shè)定功能，歷史時(shí)間和報(bào)警組態(tài)功能，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)功能等。因紙機(jī)傳動(dòng)項(xiàng)目相對(duì)于DCS系統(tǒng)而言，比較獨(dú)立且系統(tǒng)數(shù)據(jù)量較少，故僅使用了其部分功能。主要使用其畫面組態(tài)功能制作了紙機(jī)狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，通過監(jiān)控系統(tǒng)，值班人員可以清晰全面的掌握傳動(dòng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并可隨時(shí)查詢系統(tǒng)的歷史曲線和操作記錄。如下例圖：

5、PMC800系統(tǒng)特點(diǎn)

      ABB PMC800紙機(jī)控制系統(tǒng)的軟件版本升級(jí)比較頻繁，版本較多。本項(xiàng)目使用了最新的5.0版。主要的控制功能在編程軟件CBM中實(shí)現(xiàn)。CBM程序的結(jié)構(gòu)分為庫文件部分，程序組態(tài)部分和硬件組態(tài)部分。在庫文件部分有常用的各種功能塊及已經(jīng)編好的實(shí)現(xiàn)紙機(jī)傳動(dòng)點(diǎn)各種控制要求的程序庫，可以在程序組態(tài)部分自由引用，也可以自己編制庫文件。在硬件組態(tài)部分可以按照系統(tǒng)硬件的配置組態(tài)硬件系統(tǒng)及設(shè)置其輸入輸出參數(shù)，并可以升級(jí)硬件的韌件。程序組態(tài)部分的編程語言除了常見的Ladder，Instruction List， Function Block Diagram (FBD)，Structured Text (ST)， The Sequential Function Chart (SFC)等外，還有一種PMC800系統(tǒng)獨(dú)有的，也是紙機(jī)控制程序使用的編程語言：Control Module。Control Module是一種面向?qū)ο蟮木幊谭绞剑ㄟ^常見的編程語言來編寫Control Module程序，也通過Control Module Diagram 編輯器 (簡(jiǎn)稱CMD編輯器)來編輯程序的界面。因其支持面向?qū)ο蟮木幊谭绞?，且一個(gè)Control Module程序庫編寫完成后，可以多處引用，故適用于大型應(yīng)用程序的開發(fā)。Control Module編程方式的主要優(yōu)點(diǎn)如下：

• 執(zhí)行速度較傳統(tǒng)程序快；
• 減少了控制器內(nèi)存占有量；
• 在應(yīng)用程序內(nèi)有更好的數(shù)據(jù)流，確保了所有變量在每個(gè)程序掃描周期內(nèi)均會(huì)被掃描到；
• 提供了圖形化的界面，便于系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)；
• 通過Control Module的Parameter與其他程序相連；便于程序參數(shù)的查找。

      本項(xiàng)目中，紙機(jī)的控制程序均為Control Module程序，其良好的界面極大的方便了電氣人員的維護(hù)工作。常見的故障查找界面如下圖：

6、綜述

      綜上所述，ABB的PMC800紙機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)無論在硬件上還是軟件上，較之早期的PMC200系統(tǒng)和其他廠家的傳動(dòng)控制系統(tǒng)，均有較大的改進(jìn)。特別是Control Module編程方式的使用。一旦程序編寫并優(yōu)化完了以后，用戶不需要再去關(guān)注復(fù)雜程序文本，而只需要通過明了的的界面即可維護(hù)整個(gè)系統(tǒng)，而不需要在復(fù)雜的程序中去查找信號(hào)，極大的方便的電氣維護(hù)工作。