Многодвигательный электропривод бумагоделательной машины Советский патент 1991 года по МПК D21F7/02 H02P5/46 

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности и может найти применение в современных высокоавтоматизированных скоростных бумагоделательных машинах в качестве регулируемого электропривода для обеспечения всех технологических скоростных режимов, а также для использования в качестве подсистемы в системе более высокого уровня управления всем технологическим процессом конкретной бумагоделательной машины.

Цель изобретения - повышение качества бумажного полотна за счет увеличения надежности работы бумагоделательной машины.

На фиг.1 изображена структурная схема многодвигательного электро«,,

привода бумагоделательной машины (БДМ); на фиг .2- - блок-схема алгоритмов работы основных узловJ на фиг,5 и 6 - их структурные схемы.

Многодвигательный электропривод бумагоделательной машины (БДМ) содержит электродвигатели 1 (фиг. 1), подключенные к силовым преобразователям 2 частоты и снабженные датчиками 3 частоты вращения, связанными через преобразователи k частота - код с цифровыми регуляторами 5, блоки 6 задания режимов работы электродвигателей секции, исполнительные элементы 7| устройство 8 сбора и обработки информации о состоянии секций ДБМ и блоки 9 контроля и управления режимами работы электродвигателей секций,

Блоки 6 задания режимов работы электродвигателей секций снабжены элементами 10 управления включением локальной сигнализации и технологической аппаратуры. Цифровые регуляторы 5 и блоки 9 контроля и управления режимами работы секции снабжены дополнительными элементами 11 энергонезависимой памяти.

Блоки 9 контроля и управления по первому межсекционному каналу соединены последовательно друг с другом, по второму межсекционному каналу связи - встречно-последовательно, по третьему межсекционному каналу связи - с устройством 8 сбора и обработки информации, по первому внут- рисекционному каналу связи соединены с исполнительными элементами 7, по второму внутрисекционному каналу связи - с блоками 6 задания режимов работы, а по третьему внутрисекционному каналу связи - с цифровым регулятором 5.

В целом данный многодвигательный электропривод бумагоделательной машины представляет собой N секций, каждая из которых амеет свои микропроцессорные устройства: для регулирования частоты вращения электродвигателей (цифровые регуляторы 5), для задания режимов работы электродвигателей секции (блоки 6), для контроля и-управления режимами работы электродвигателей секции (блоки 9).

Цифровые регуляторы 5 и блоки 6 имеют только внутрисекционные каналы связи, а все межсекционные связи осу-, ществляются каналами связи через

10

1698332А

блоки 9. Информация по всем каналам связи передается только в последовательном коде.

Блоки 5| 8, 9 могут быть выполне- ны на микропроцессорном комплекте серии 1810 (фиг. 5, 6) i блок 6 - на базе однокристальном микроЭВМ серии 1816,

Структура блока 8 идентична структурам блоков либо 5, либо 9, а структура блока 6 определяется структурой микроЭВМ серии 1816, Этими блоками и осуществляется оптимальное распределение задач по многодвигательному электроприводу БДМ как по функциональному признаку (регулирование, управление, диагностика, сигнализация и др.), так и по количественному признаку. К последнему относятся задачи, решающиеся автономно относительно одной секции или по группе секций электропривода БДМ, что обусловливается конструкцией конкретной бумагоделательной машины. Примером автономной секции может служить сек15

20

25

ция накат или секция каландр.

30

40

Но большинство задач электропривода БДМ характеризуются как задачи для группы секций. К ним относятся задачи по определению соотношения скоростей между секциями, по реализации последовательной корректировки скоростей секции при воздействии на одну из секций (последовательное ведение), по определению -какой-либо секции ведущей из определенной группы секций и назначении из ведущих секций какой-либо главной или головной секции. Функционирование предполагает, что в каждом микропроцессорном устройстве каждой секции уже заложена программа, охватывающая все возможные ваоианты технологического режима производства конкретного сорта бумаги на конкретной бумагоделательной машине, а в элементах 11 энергонезависимой памяти цифрового регулятора 5 и блока 9 установлены данные, интерпретируемые как задание на скорость секции и машины в целом. Таким образом, программы и данные указанных устройств индивидуальны, а сами устройства и их аппаратные средства универсальны и взаимозаменяемы.

Многодвигательный электропривод работает следующим образом.

45

50

55

ция накат или секция каландр.

0

0

Но большинство задач электропривода БДМ характеризуются как задачи для группы секций. К ним относятся задачи по определению соотношения скоростей между секциями, по реализации последовательной корректировки скоростей секции при воздействии на одну из секций (последовательное ведение), по определению -какой-либо секции ведущей из определенной группы секций и назначении из ведущих секций какой-либо главной или головной секции. Функционирование предполагает, что в каждом микропроцессорном устройстве каждой секции уже заложена программа, охватывающая все возможные ваоианты технологического режима производства конкретного сорта бумаги на конкретной бумагоделательной машине, а в элементах 11 энергонезависимой памяти цифрового регулятора 5 и блока 9 установлены данные, интерпретируемые как задание на скорость секции и машины в целом. Таким образом, программы и данные указанных устройств индивидуальны, а сами устройства и их аппаратные средства универсальны и взаимозаменяемы.

Многодвигательный электропривод работает следующим образом.

5

0

5

51698332

При подаче напряжения на все блоки и узлы электропривода его микропроцессорные устройства (цифровые регуляторы 5, блоки 6 и 9) осуществляют по своим внутренним программам диагностику готовности элементов электропривода к пуску (фиг.2 и k соответственно). Итоговая информация о готовности секции к пуску сосредотачивается на блоке 6, где срабатывают элементы 10 управления включением локальной сигнализации и необходимой технологической аппаратуры (например предпусковая сигнализация, положение всевозможных задвижек, шиберов и т.д.), а от блока 9 - исполнительные элементы 7. По вызову оператора необходимая информация индицируется на блоке 6. Предусмотпена также выдача этой информации на дисплей или печатающее устройство для протоколирования в диалоговом режиме.

В случае групповой секции в работ включаются межсекционные каналы связи. Рассмотрим работу схемы на примере групповой секции, состоящей из секции Г 1 и № 2, Пусть при опре,- делении ведущей секции назначена секция К 1.

При этом для запуска групповой секции с блока 6 секции № 1 поступает команда на блок 9 этой секции, который проверяет состояние своей секции (блокировки, защиты и т.п.), запрашивает по второму межсекционному каналу связи у секции N 2 информацию о ее состоянии и при получении сравнивает полученную информацию от секции V 2 с установленными программой данными, затем выдает на блок 6 секции № 1 все необходимые команды, где срабатывают элементы 10 управления включением локальной сигнализации и необходи- мой технологической аппаратуры, далее блок 9 включает необходимые исполнительные элементы 7 своей секции и через второй межсекционный канал связи дает команду блоку 9 секции N 2 включить соответствующие исполнительные элементы 7 секции N 2.

В итоге взаимодействия всех узлов и блоков электропривода на блоках 6 индицируется сигнал о готовности к пуску и по командам с этих блоков, многодвигательный электропривод, где посекционно, а где по группе секций включается.

0

5

0

5

0

5

0

0

5

рость s каждый момент ныв о скорости бпока 9

Задание на скорость всей машины и каждой секции хранится в элементах 11 энергонезависимой памяти блоков 9, и цифровой регулятор 5 постоянно, по своему алгоритму, обращается к блоку 9 для подтверждения Данных о задании на требуемую сковремени. Лан- чвляются заданием на скорость для цифрового регулятора 5. Цифровой регулятор 5 имеет свои элементы 11 энергонезависимой памяти, в которых он копирует данные элементов 11 блока 9. На время оперативного изменения данных в элементах 11 блока 9 цифровой регулятор 5 использует для регулирования данные, записанные в своих элементах 11 энергонезависимой памяти,

Изменение скорости происходит по команде с блока 6, но это осуществляется путем подачи сигнала на блок У для изменения в элементах 11 данных о величине скорости, При этом эти команды различны для изменения общего уровня скорости всей машины и для изменения скорости данной секции с последующей автоматической корректировкой скоростей последующих секций (последовательное ведение),

В случае изменения общего уровня скорости всей машины по команде от блока 6 секции, принятой главной или головной, например, секции № 1, данные о скорости по третьему межсекционному каналу сразу передаются в блоки 9 всех остальных секций. Непосредственно происходит перезапись данных в элементах 11 энергонезависимой памяти блоков 9 каждой секции. Измененные данные, являясь заданием для цифрового регу- , лятора 5, будут воспринять через преобразователи частоты 2 электродвигателя секции, которые соответственно изменяют свою скорость.

По этому же каналу может быть передана информация об изменении скорости и от команд систем более высокого уровня. При этом эта информация тоже может быть как общей командой для всех секций, так и индивидуальной, т.е. адресуемой для отдельной конкретной секции,

Изменение скорости отдельной секции с последующей автоматической корректировкой скоростей последующих

716

секций (последовательное веление) происходит по первому межсекционному каналу связи следующим образом. Рассмотрим взаимодействие блоков и узлов электропривода на примере секции 2. В данном случае начальной секцией является секция N° 1, но R общем случае первоначальной секцией может бьп ь любая,

Так, получив команду с блока 6 на последовательное ведение, блок 9, если идет передача информации по первому межсекционному каналу связи, ждет его завершения, а затем закрй- вает транзитную передачу через свой блок. Если в этом случае идет передача информации от блока 9 секции

№ 1 , то блок 9 секции N° 2 суммирует эту информацию со значением информации последовательного ведения своего блока и сформированную таким образом результирующую информацию выдаст на последующий блок 9. Так продолжается до тех пор, пока поступает команда на последовательное ведение от блока 6. Информация по последовательному ведению также индицируется на блок 6 для визуального контроля,

Особенностью данного электропривода является то, что благодаря оптимальным межсекционным каналам связи имеется возможность изменять конфигурацию групповых секций (переназначать ведущие секции, изменять последовательность сборки схемы и т.п.) без изменения схемы внешних соединений. Большое значение имеет и то, что для каждого межсекционного канала связи требуется только две жилы кабеля.

Отличительной особенностью цифровых регуляторов 5 и блоков 9 контроля и управления режимами работы электродвигателями секций в данном электропривода БДМ является наличие элементов 11 энергонезависимой памяти с неограниченным количеством раз перезаписи информации и неограниченным временем хранения этой информации и с повышенными характеристиками по качеству и надежности записи и хранения информации, В данном предложении организована память на ферритовых сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса с полными токами считывания и записи, что принципиально изменяет алгоритм обработ8

Q

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ки информации в аварийных ситуациях, так как позволяет хранить эталонные величины в каждом блоке s отдельности, что уменьшает время поиска этой информации и время ее обработки.

Такая память надежно обеспечивает защиту от несанкционированного доступа к информации.

Особенностью структуры данного многодвигательного электропривода является децентрализация аппаратных и программных средств системы диагностики электропривода БДМ, что позволяет увеличить объем диагностической информации и увеличить надежность этой информации в аварийных ситуациях Данная структура миого- двигательног© электропривода БДМ за счет разделения функции регулирования и управления и возможности наращивания секции до 100 единиц позволяет создавать привод сушильных цилиндров без использования редукторов и паразитного приводя, что в несколько раз уменьшает затраты на изготовление и эксплуатацию механической части БДМ,

При этом блоки 6, представляя собой микропроцессорные устройства, имеют возможность посылки в систему через блок 9 адресуемых команд и для любой другой секции. Это качество существенно повышает надежность многодвигательного электропривода БДМ в целом, так как при выходе из строя какого-нибудь блока 6 или его линии работа электропривода не нарушается. Всегда имеется возможность вместо неисправного блока использовать работающий блок 6 других секций, адресуя с последнего команды на блок 9 секции, где создалась аварийная ситуация, не нарушая работы машины. Ремонтные работы по блоку 6 и его линии также можно вести, не нарушая работы машины.

Возможность резервирования имеется и по второму и третьему межсекционным каналам связи, При нарушении одного из указанных каналов связи, информацию можно передавать по другому, не нарушая работы машины, с одновременным проведением ремонтных работ.

Конструктивно блоки 6 представляют собой неполные пульты, которые, как правило удалены на значительные расстояния (до 1000 м) от остальной

аппаратуры секцийt кроме того, отдельные блоки-пульты могут устанавливаться вообще отдельно как главные на центральном диспетчерском пункте. Вся информация проходящая 1 через эти блоки-пульты, идет в последовательном коде.

I

Все это позволяет на два порядка

сократить, расход кабельной продукции на организацию межсекционных каналов связи без специальных требований к монтажу. В свою очередь уменьшение кабельных каналов повышает надежность работы электропривода в целом, к тому же предельная унифицированность аппаратуры и блоков секций, их взаимозаменяемость также повышает надежность. В случае обрыва бумажного полотна восстановление работоспособности электропривода и параметров работы можно осуществлять за кратчайшее время.

Формула изобретения

Многодвигательный электропривод бумагоделательной машины, содержащий электродвигатели секций, подключенные к преобразователям частоты и снабженные датчиками частоты вращения, цифровые регуляторы частоты, блоки задания режима работы электродвигателей, исполнительные элементы каждой секции электропривода, устройство сбора и обработки информации, связанное с каждой секцией бумагоделатель

0

0

5

о

5

ной машины и межсекционный интерфейс связи, отличающийся тем, что, с целью повышения качества бумажного полотна за счет увеличения надежности работы многодвигательного электропривода бумагоделательной машины, в него введены блоки контроля и управления режимами работы электродвигателей секций, межсекционный интерфейс связи выполнен в виде трех последовательных межсекционных каналов связи, блоки задания режимов работы электродвигателей дополнительно снабжены элементами управления зключением локальной сигнализации и технологической аппаратуры, а цифровые регуляторы и блоки контроля и управления режимами работы элект- тродвигателей секций снабжены элементами энергонезависимой памяти, при этом блоки контроля и управления режимами работы каждой секции по первому межсекционному каналу связи соединены последовательно друг с другом, по второму межсекционному каналу связи - встречно-последовательно, по третьему межсекционному каналу связи соединены с устройством сбора и обработки информации, блоки задания режимов работы электродвигателя секции подключены к соответствующему блоку контроля и управления режимами работы электродвигателя, который связан с цифровым регулятором частоты и исполнительные ми элементами секции бумагоделательной машины.

Изобретение относится к целлюлозно-бумажной промышленности. Цель изобретения - повышение качества бумажного полотна. Блоки 6 задания режимов работы электродвигателей дополнительно снабжены элементами 10 управления включением локальной сигнализации и технологической аппаратуры, а цифровые регуляторы 5 и блоки 9 контроля и управления режимами работы электродвигателей секции выполнены с элементами 11 энергонезависимой памяти. Блоки 9 контроля и управления режимами работы по первому межсекционному каналу связи соединены последовательно друг с другом. По второму межсекционному каналу связи - встречно-последовательно, по третьему межсекционному каналу связи соединены с устройством 8 сбора и обработки информации. Внутри секций они соединены с исполгительными элементами 7, с блоком 6 задания режимов работы электродвигателей и с цифровым регулятором 5. Автоматическое управление каждой секцией и ее диагностика осуществляется командами блока 6, которые передаются в последовательной форме на блок 9 (кроме аварийного отключения секции). Управление элементами 10 идет также в последовательной форме до блоков 6, а затем с помощью коммутирующей аппаратуры (реле) включаются необходимые элементы 10 (например, предпусковая сигнализация). Информация с блока 9 в последовательной форме идет на блок 6 по вызову оператора, бил. О Ф 00 со оз 6Ъ

секция V /

сенциял/2 . секция rJx

Фиг1

№сгпанобка начальных условий регулятора Нет

ввод задания на последовательное ведение задания на скорость и расчет задания на сло- рость с учетом коэффициента редукции

Преобразование текущего значения скорости Вращения двигателя в цифровую форму

±.

ж:

Вычисление управляющего воздействия регулятора скорое/пи по определенному алгорот- му регулирования (ЛИ, ЛИД итл.)

Преобразование текущего энаиения /пока двигателя в цифровую форму

выдача управляющего воздействия но вьаод- ной цифро-аналоговый преодразователь

Сохранить текущее состояние регулятора и обработать яо соответствующему алгоритму режим сдоя системы

Фиг, г

Обработка алгоритма соответствующего команде

О&работка алгоритма со- отбетс/пвиющего/еонухоа- рациирееуляторо(рас/ реое- ление нагрузок t/m/j.)

ФоноВая paBa/nafffvawocmuw нахогмение информации о состоянии сис/пемыат.п.)

Нет

выдатй сигнал off o&apt/t/ре- гулятора

С Хонеи

HDh

ТАКТ

Процессор с обдязкоа КМ18ЮВМ8В-процессор НР1510ГФ81}-генераглор

КР18ЮВГ88- системный контроллер

Внутренняя диагностика, логика.

Серия К155 Серия К555

ОЗУ

КР537РУ10 КР5ПРУ8

ПЗУ(ППЗУ К513РФ2 К573РФ5 К513РФЗ

Шинный формироВа- тело

НР580ВА85 КР500ИР82

Буферное энергонеза- бисимое двухпортовое

ОЗЧ

Отладочное средство

V

УПРАВЛЕНИЕ

Аналоговый вывод Х512ПА2А

Система синхронизации и ввод частотны сигналов КР580ВИ53 КР18ЮВН59

ON

U5 ОО

4AJ

ъо

N3

Аналоговыйрегулятор(том баз- дужде- ния. ска- рос/ль...

Ввод сигналов от датчика ЛД&5

(либо

другого

типа

В&од сигнала па глощдоз- Вужде- нию( бо друга и сигнал}

Фиг.5

( Начало }

Установить начальную конфигурацию блока

Мет

Сформировать пакет информации соответствующий этой команде для передачи блоку „9

, запрос

алока,, 9 о наличии sesna информации для /геае - ци ecsnb -

1Яа

Выдать пакет информации блоку„9 по соответствующему протоколу

-/,„ ЗаТнюсбла - 7„ У о приеме пакета иназор - ,мации есть

Прием пакета информации от блока соответствующему протоколу

Нет

Нет

Обработка алгоритма соотАа

Включить ила быключить через элементы необходимые t/c/npoucm&a

( Нетало )

Обработать межсещионные хана- лы сбязило соотбетс/лбующин алгоритмам

Сохранить текущую конфигурацию секции (групповой секции) и обработать по соатбе/л. а л го - ритму режим сбоя системы

-L

ФоноВая робота (диое - нос/т/ка, накопление информации о состоянии си&пемы и т.п.)

Фиг. 4

g§§

л

S

КР531РУ10

o w