3#机厚度控制系统分析

一、 厚度控制系统的设备组成及功能简介： 我公司2004年从Honeywell公司引进一套厚度控制系统用于3#机纸页横幅厚度的控制。该系统由控制柜、厚度横梁、水冷系统、风冷系统组成。其功能是使纸页横幅厚度均匀分布。 二、 控制原理 利用电磁感应热使压光钢辊表面局部受热，根据热膨胀原理。钢辊直径发生改变，压光软辊与钢辊相互作用力改变，进而改变纸页厚度。电源模块为厚度执行机构的工作线圈提供高频交流电流，当交流电流流过厚度执行机构的工作线圈时，工作线圈与相邻的钢辊表面区域产生可变电磁场，从而导致在钢辊里面产生涡流。因此产生大量的热能。每个工作线圈为每个区提供最大4.5KW的能量.能使该区域钢辊表面温度可达136℃。 三、 厚度横梁 厚度横梁里面安装有54个电源模块、27个执行机构，每个执行机构里面安装有2个工作线圈。每个执行机构宽150mm。一个执行机构分2个控制区，共有54个分区，从操作侧到传动侧区域分为1#到54#，一个电源模块控制一个分区，电源模块通过通讯卡经过RS485的通讯电缆与控制器连接。每2个电源模块共用1个通讯卡，横梁里面还安装有3检测横梁门是否关好的微动开关，用于控制连锁，执行机构与热辊之间的间隙距离为5±2 mm，横梁的靠拢、脱开控制是通过1个气动三位五通电磁阀控制汽缸来实现的，在横梁靠拢、脱开气缸上安装有检测横梁是否靠拢的接近开关。横梁里面装有1个用来检测风压的压力开关，用于横梁靠拢的连锁控制。 电源模块为工作线圈提供连续振动的电流波，不同振幅、不同频率的电流波为热辊提供不同的能量。电源模块的参数如下: 输入电源为：208VAC-10%+15%,三相四线制。 输入频率：50Hz或60Hz 最大实际输入功率：4.75KW 最大输出功率：4. 5KW 输入功率因子：0.96 电源模块的操作: 电源模块上四种模式为：设定模式、报警模式、地址、确认。四种模式指示灯在正常工作状态时是固定不动的。当SETPOINT指示灯闪烁时，表示操作在手动状态，该电源模块未被控制器控制，当ALARM 指示灯闪烁时，表示该模式被选中。当ADDRESS指示灯闪烁时，表示该控制区的地址可能变化。当电源模块工作在自动状态下，SETPOINT指示灯显示绿色，当能量设定值为零时，该灯将息没。当没有合法报警存在时，ALARM 指示灯固定显黄色，当功能按钮选择到报警模式显示时，ALARM 指示灯闪烁。报警为：A01∽A48,当该区地址正确时，ADDRESS指示灯显红色不变，当功能按钮选择到地址模式显示时，ADDRESS 指示灯闪烁,当没有报警发生时且当功能按钮选择到该模式显示时ENABLE指示灯固定显示绿色，当报警发生时，该指示灯闪烁，当功能按钮选择到报警模式或地址模式时，三位数字液晶显示指示闪烁。 电源模块更换操作步骤：1、脱开厚度横梁，2、用专用钥匙将卷取操作台上的厚度横梁门限位旁路开关（带指示灯）旋转直至指示灯亮为止，3打开厚度横梁门，4、停该电源模块及乡邻两块电源模块的电源。5、更换该电源模块并上电，6、输入电源模块地址，7、再停该电源模块电源30秒钟（≦30S），然后上电。8、关掉卷取操作台上的厚度横梁门限位旁路开关。 四、水冷系统：冷却工作线圈，使工作线圈工作在正常温度范围内。流经每个工作线圈的冷却水的温度为：20~50℃，流量为：0.4~0.6L/min，压力为：2~3bar 五：风冷系统：冷却电源模块。进人电源模块的冷却风压为：5~9mbar，流量为：1.3Nm3/min，温度为：20~40℃ 六、CDWeb控制柜 控制柜安装有厚度系统高级控制器、24VDC电源、路由器、I/O模块（GE）、交换机。控制器是整个横向厚度控制系统的核心部件，它有一个LONTALK通讯协议接口，其通过路由器与现场电源模块进行通讯。有一个Profibus接口（用于与I/O模板通讯）。有一个终端接口（用于与终端机通讯），外部电源：220VAC，经过一个电流断路器给24VDC开关电源提供电源。为整个控制系统的控制部件提供电源，交换机用于厚度系统高级控制器与QCS系统通讯。 七、控制分析 1、 QCS横向厚度控制是基于偏差分布相对于一条设定曲线的变化量，对厚度纵向测量的绝对值不敏感，但测量的稳定性比较重要。评价横向厚度控制的好坏，主要是它的改善效果（2σ的改善率）。 2、 横向厚度控制的操作界面 QCS扫描架扫描出来的横幅厚度值经过系统计算和滤波后，送给横向厚度控制器。根据比较各分区域相对于设定曲线的偏差来控制各分区电源模块输出电流的大小。 3、厚度横梁靠拢连锁条件： 1、 软压光二压辊已加压（软压光PLC系统送给厚度控制系统的确认使能信号）。 2、 无紧停信号（压光操作台上紧停按钮信号）。 3、无断纸信号（DCS送给厚度控制系统信号） 4、厚度横梁门已关好（门位开关检测信号）。 5、靠拢按钮已按下（压光操作台上厚度横梁靠拢按钮信号） 以上1、2、3、条件不满足，厚度横梁将自动脱开。如果厚度横梁已靠拢，想要厚度横梁脱开，只要在压光操作台上按厚度横梁下降按钮即可。当有断纸信号或设备不正常运行时，软压光二压辊先脱开到进纸位，只有当厚度横梁完全脱开（厚度横梁是否脱开检测限位开关信号）。软压光二压辊才能完全脱开。 4、厚度横梁能量输出连锁条件： 1、 软压光二压钢辊已运行（软压光PLC系统送给厚度控制系统的确认使能信号） 2、 无断纸信号（DCS送给厚度控制系统信号） 3、 厚度系统电源变压器已上电（电源接触器辅助触点信号） 4、 厚度横梁靠拢电磁阀已受电 5、 厚度系统风压不低于200Pa(厚度横梁内风压开关检测信号) 6、 冷却水系统流量大于19LPM（流量开关FS-102信号） 7、 冷却水系统温度低于55℃（温度开关TS-102信号） 8、 横梁已靠拢(横梁两侧检测横梁是否靠拢的限位开关信号)。 5、影响横向厚度控制的因素：纸页的横幅定量的稳定性，软压光的压力、中高的稳定性。 6、操作和维护: 横向厚度控制系统投运前，应根据QCS系统检测出的厚度横向偏差曲线调整压光压力及中高，使横向厚度尽可能一致，以免在横向方向造成相邻加热线圈之间出现很大能量差，甚至出现无法控制的现象。投运后平均能量一般设定在30%～50%之间，因为横向厚度控制系统能耗相对高，在满足厚度控制要求的条件应尽可能减小平均能量。而且能减少对压光辊的危害。相邻二个电磁线圈之间的允许能量差，手动时二个相邻电磁线圈的能量差不能超过30%，否则可能对压光辊面产生损害，特别是最两边电磁线圈（第1个和第54个）要注意是否已在纸外，建议最两边电磁线圈采用手动控制。软压光钢辊更换后，要进行厚度横梁与钢辊之间的间隙调整（间隙距离为5±2 mm）。 7、案例分析 案例1： 故障现象：厚度控制系统在正常运行中突然出现冷凝水系统流量低、压力高等报警（卷处操作台指示灯亮）。厚度横梁无能量输出。且厚度横梁不能正常脱开。 故障处理：手动脱开厚度横梁，查冷凝水系统正常，查控制柜供电系统，发现TS-9接线端子排的902供电回路的保险烧坏，更换保险后，报警消失，靠拢厚度横梁后，故障依旧，查回路对地短路，将外部输入回路的接线撤除接线端子排量是否对地短路，发现横梁靠拢限位开关短路。对限位开关检查，发现限位开关引线接头松脱并接地。从新接好后恢复正常。 案例2： 故障现象：厚度控制系统在正常运行中突然出现能量成粉红色报警。检查发现能量电源输出指示灯熄，手动操作厚度横梁脱开按钮，横梁不能脱开，手动切换电磁阀，使横梁脱开，重新送电源，能量电源输出指示灯亮，然后靠拢横梁，厚度控制恢复正常。6分钟后，故障现象恢复，查横梁控制程序，发现横梁门位开关信号为0，检查门位开关均是好的，将横梁门重新关好，控制系统恢复正常。 8、厚度控制系统对位：为保证QCS系统厚度传感器测量出来的纸页某一区域的厚度数据与厚度横梁相对应的控制区域位置相吻合，要对厚度控制系统进行对位校正。厚度控制系统对位步骤：1、在QCS工程师站主画面点System、点BUILDERS、点Button Builder以用户名USER0001、口令PASS01登录。2、在$提示下，输入RUN SSPUTL按Enter。3、在set ssp：输入1按Enter。4、在 command ：输入att按Enter。5、在SSP1 $ 输入df $s1pad,4按Enter (显示对位数据)。6、在SSP1 $ 输入cf $s1pad,110（操作侧第一个执行机构外边离纸边的距离mm）.,40(传动侧最后一个执行机构外边离纸边的距离mm).,0.5（操作侧slice）,61.5（传动侧slice）,按Enter (修改对位数据).