2009年，我公司40萬噸高檔復印紙項目順利投產(chǎn)，該項目配套有兩臺紙機和兩臺復卷機。紙機及復卷機的電氣傳動系統(tǒng)為ABB公司最新的PMC800紙機傳動控制系統(tǒng)。經(jīng)過近一年的運行，對系統(tǒng)出現(xiàn)的一些問題進行了優(yōu)化，現(xiàn)在傳動系統(tǒng)運行穩(wěn)定，為提高設(shè)備運行效率提供了一個好的前提。本文擬對本項目使用的ABB的PMC800紙機傳動控制系統(tǒng)進行介紹。
1、紙機控制系統(tǒng)概況
岳陽紙業(yè)股份公司40萬噸高檔復印紙項目為兩臺年產(chǎn)20萬噸的高檔紙機及配套的復卷機組成。紙機本體傳動采用ABB公司產(chǎn)品，紙機輔助電氣控制系統(tǒng)采用了智能
MCC控制，整個車間的電氣設(shè)備配置按技術(shù)先進、成熟可靠、維修簡單的原則選型，較為高檔，目的也是為了保障電氣設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。
2、ABB傳動系統(tǒng)組成
本次選擇的傳動系統(tǒng)為ABB公司專為紙機電氣控制而設(shè)計的PMC800紙機傳動控制系統(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多傳升級成了ACS800多傳，控制器由AC80統(tǒng)一成了ABB公司再紙機DCS控制領(lǐng)域廣泛使用的AC800M，現(xiàn)場操作面板也統(tǒng)一成了G2000系列的GOP面板，且有6英寸和10英寸兩種選擇。
本項目的紙機傳動系統(tǒng)由3個AC800M控制器組成整個紙機各個分部的控制，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、模擬信號的輸入輸出模塊，有用于Profibus、Modbus、光纖ModuleBus、溫度信號接入模塊等。本項目使用的通訊模塊為每個控制器均有CI858光纖通訊模塊用于控制紙機傳動ACS800多傳變頻器。每個控制器均有CI854 Profibus通訊模塊與紙機設(shè)備供貨商的MCS進行數(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設(shè)備供貨商的MCS。
電氣傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：
3、逆變器及整流供電單元
ABB公司PMC800紙機傳動控制系統(tǒng)采用ACS800多傳變頻器來控制電機。本項目中按照大型紙機傳動常用的方法采用直流母線給各個逆變器供電。在690V電壓等級時，ABB的逆變器及交流傳動電機功率范圍廣，如多傳系統(tǒng)電機功率范圍為1.5KW至5600KW，完全可以滿足紙機及復卷機設(shè)備供應商的電機功率要求，且所有設(shè)備的電壓等級一致，不需要按功率大小來分電壓等級，節(jié)省了費用，也便于設(shè)備的安裝、維護。ACS800多傳逆變器為模塊化設(shè)計，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電機控制及I/O接口板，簡單，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模塊的另一個特點是可以并聯(lián)使用，且每一個模塊都是一臺完整的三相逆變器。最大12個R8i模塊并聯(lián)使用，這樣，就可以按照電機功率的大小選擇R8i模塊的配置個數(shù)，節(jié)省了費用，并且當某個并聯(lián)的R8i模塊出現(xiàn)故障時，還可以將其推出，選擇系統(tǒng)輕載使用。兩個R8i模塊并聯(lián)使用的示意圖如下：
在本項目中，最大電機功率為710 KW，故選擇了2個580KVA的R8i并聯(lián)使用。當有2個模塊并聯(lián)使用時，因RMIO電機控制及I/O接口板外置且只有一對光纖接口，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。如在本項目中，配置了預充電開關(guān)用于R8逆變器柜，該開關(guān)動作后，現(xiàn)由預充電回路給R8i模塊內(nèi)的直流回路充電，當充電完成后，開關(guān)的主回路機構(gòu)動作，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，性能遠遠優(yōu)于DSU整流方式，但因此種整流方式價格較貴，故在本項目中僅使用了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制動能量回饋到電網(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
變壓器分別給TSU的正反橋供電。兩臺變壓器的二次側(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，各個控制器通過類似計算機的IP地址來相互識別。本項目中，共使用了3個AC800M控制器，每個控制器通過CEX-Bus連接了2個CI854 Profibus模塊（一個用于與現(xiàn)場G2000通訊，另一個用于與紙機供貨商的MCS系統(tǒng)通訊），還通過ModuleBus連接了多個DI/DO/AI模塊，用于現(xiàn)場的硬接線信號及紙機張力值的輸入等。
AC800M的編程軟件為Control Builder M，簡稱CBM，該軟件已集成與ABB的Industrial IT 800xA工業(yè)自動化軟件系統(tǒng)中。本項目因配置了工程師站和操作員站，故應用了Industrial IT 800xA軟件，該軟件功能強大，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，歷史時間和報警組態(tài)功能，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)功能等。因紙機傳動項目相對于
DCS系統(tǒng)而言，比較獨立且系統(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設(shè)備的運行狀態(tài)，并可隨時查詢系統(tǒng)的歷史曲線和操作記錄。
5、PMC800系統(tǒng)特點
ABB PMC800紙機控制系統(tǒng)的軟件版本升級比較頻繁，版本較多。本項目使用了最新的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)編好的實現(xiàn)紙機傳動點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)獨有的，也是紙機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Control Module程序庫編寫完成后，可以多處引用，故適用于大型應用程序的開發(fā)。Control Module編程方式的主要優(yōu)點如下：
執(zhí)行速度較傳統(tǒng)程序快；
減少了控制器內(nèi)存占有量；
在應用程序內(nèi)有更好的數(shù)據(jù)流，確保了所有變量在每個程序掃描周期內(nèi)均會被掃描到；
提供了圖形化的界面，便于系統(tǒng)調(diào)試和維護；
通過Control Module的Parameter與其他程序相連；便于程序參數(shù)的查找。
本項目中，紙機的控制程序均為Control Module程序，其良好的界面極大的方便了電氣人員的維護工作。
6、綜述
綜上所述，ABB的PMC800紙機傳動控制系統(tǒng)無論在硬件上還是軟件上，較之早期的PMC200系統(tǒng)和其他廠家的傳動控制系統(tǒng)，均有較大的改進。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)注復雜程序文本，而只需要通過明了的的界面即可維護整個系統(tǒng)，而不需要在復雜的程序中去查找信號，極大的方便的電氣維護工作。
