近年来，随着我国自动化技术的提高，工厂自动化也上了一个新台阶。PLC、变频器由于性能稳定、性价比高，在造纸机上得到了大量的应用。造纸机对电气控制系统有着较高要求，在速度上要求各部分驱动电机转速严格同步，因为在纸的生产过程中只要其中一个电机速度与其它电机不一致，就会无法维持生产，纸张就会断裂，或是松垮下来，无法保证纸的生产质量。在生产中，有许多干扰因素会影响电机的速度，例如电网电压的不稳、频率的变化、负载的突变、温度的改变等，对控制系统的要求是克服这些干扰的影响，保证电机稳定运行。造纸机启动要求平稳，各部分电机转速保持同步，薄型纸或大型高速纸机对电气控制系统求较高些。

　　纸机控制系统要求

　　某防锈包装厂生产包装纸工艺要求:

　　原料纸卷开卷控制电机一台, 喷涂速度控制电机一台，干燥速度控制电机两台, 收卷速度控制电机一台, 电机采用6极交流异步电动机, 共有5个传动点, 走纸速度0~120m/min,收卷机收卷筒直径D=100mm~1000mm，纸带张力F=300~1000N。要求起机速度平缓，起动后张力稳定，各电机的速度调节范围为±（10~15％）。

　　传动系统特点和变频器选型

　　由上述系统描述可知:传动系统对电机的动态性能有较高的要求，要求电机起动平稳、速度稳定、同步性能好，因此必须选用高性能变频器才能满足需求。芬兰Vacon NX系列变频器是高性能矢量控制通用变频器。它具有如下特点:

　　（1） 采用先进的矢量控制算法，配合电机参数设定，动态补偿负载波动，能实现电机转矩的快速响应和准确控制，具有极高的稳速精度和快速动态响应，能满足各类高性能场合的传动控制要求。

　　（2） Vacon变频器具有开放的可编程功能，编程工具Vacon NC1131-3 Engineering是一个符合IEC611131-3标准的图形化的编程工具，它可以用来设计Vacon NX特殊的控制逻辑和参数。它包含了基本功能模块和高级功能模块，如各种滤波器、PI控制器和积分器。NC1131-3可以创建参数，故障信息和其他与应用相关的特性。自带LCD键盘,不仅能够显示运行数据和故障代码，还能进行参数的拷贝和下载功能，非常方便调试和后期维护。

　　（3） 多种扩展卡满足用户需要。

　　（4） 内置RS485接口，通过通过扩展板可以接入符合国际标准的ProfiBus DP、ModBus现场总线控制系统，满足日后组网要求。

　　（5） 瘦长、节省空间的设计，安装灵活，集成了的RFI滤波器能够满足工业等级斜坡防护要求。

　　控制系统设计

　　在控制系统中，采用S7-200系列PLC运用ProfiBus DP协议通讯控制不同分部的Vacon变频器，Vacon变频器对电机变频调速，原料纸卷开卷控制变频器一台，喷涂速度控制变频器一台，干燥速度控制变频器两台，收卷速度控制变频器一台，变频器加有ProfiBus DP扩展板NXOPTC3，PLC主机之外配有A/D模块、通讯模块，PLC采集张力传感器信号，控制变频器转速，保证张力维持不变。系统采用主从控制，收卷速度控制变频器为主控制变频器，其他变频器为从变频器，从而达到纸机的同步比例传动的控制。由于在生产过程中，根据不同纸张的要求，各电机要求达到速度比例协调，保证走纸的张力稳定，高精度地、可靠地保持速度比例协调是保证产品质量的重要条件，任何电机速度的变化破坏这种比例，纸张质量就会降低。同时，纸机的这种速度比例协调关系应在加减速或开机时继续保持，而不需重新调节。其次, 这种比例协调应具有微调功能，以调节相邻两分部间的速差，防止纸张在传送过程中的绷紧和松弛情况，在调节过程中不应有过大的超前和滞后，保证速度微调应该可靠、灵敏。采用ProfiBus协议通讯控制结合PLC程序来完成电机的控制，避免了现场信号的干扰，提高了系统稳定性。

　　主从同步控制参数设计

　　采用Vacon NX系列变频器主从同步控制应用宏设计了主从参数组，主从参数通讯中没有经过系统总线从从机反馈给主机的信号，可以把从机的故障输出信号连接到主机外部故障输入端。系统总线通讯失败从机将触发#81系统总线错误，如果主机出现报警从机将报#80错误。参数叙述如下:

　　（1） P2.12.1主从选择:此参数定义了主从连接的驱动关系。主机此参数设定为Master，主机将通过光纤通道传输主从控制字，速度参考，转矩参考等。从机此参数设定为Follower同时把控制位置参数P3.1设定为Systembus，采用总线控制方式。

　　（2） P2.12.2本机系统总线ID号:用于系统总线驱动。0~63每台驱动器都有唯一的本机系统总线ID号。

　　（3） P2.12.3从机系统总线ID号:主从通讯中下一台驱动器ID号。

　　（4） P2.12.4系统总线通讯速度:设置系统总线通讯速度:0=1.5Mbit/s，1=3Mbit/s，2=6Mbit/s。

　　（5） P2.12.5转矩模式选择:主机是典型的速度控制，从机可选用转矩控制。参数可选如下:

　　0=不用1=速度控制2=转矩控制3=转矩参考和速度控制器输出中最小值4=转矩参考和速度控制器输出中最大值（6） P2.12.6转矩标定:对应于电机额定转矩。默认值1000。此参数转矩参考的标定因子。选择1000对应于额定转矩参考。

　　（7） P2.12.7负载分配比例:负载分配转矩参考的百分数。如设定100%=驱动器间根据额定转矩分配负载。

　　（8） P2.12.8转矩参考源选择:从机转矩参考源。设定为1，选择主机控制。

　　0=不用1=主机2=现场总线3=模拟1信号4=模拟2信号（9） P2.12.9从机参考频率:从机速度参考源。设定为1，选择主机参考频率。

　　0=从机本身参考频率1=主机参考频率2=主机输出斜坡（从机斜坡不起作用）

结束语

　　本系统充分利用了Vacon变频器具有的可编程功能。为用户编写专用应用宏，实现了其它普通变频器无法实现的功能。主机速度控制方式为闭环矢量控制，PLC增加ProfiBus通讯模块，将Vacon变频器作为DP网络的从站，提高纸机电机速度控制精度，达到高速纸机的要求。主从变频器间采用光缆通信，提高了通信速度和抗干扰性。完成同步控制和负荷分配控制。整个控制系统具有良好的人机界面，控制系统稳定，满足用户要求。在国内中小型造纸机中，VaconNX系列变频器将有广阔的应用前景