2009年，我公司40萬噸高檔復印紙項目順利投產，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為ABB公司最新的PMC800紙機傳動控制系統。經過近一年的運行，對系統出現的一些問題進行了優(yōu)化，現在傳動系統運行穩(wěn)定，為提高設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紙機傳動控制系統進行介紹。

1、紙機控制系統概況

      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公司產品，紙機輔助電氣控制系統采用了智能MCC控制，整個車間的電氣設備配置按技術先進、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備的長期穩(wěn)定運行。

2、ABB傳動系統組成

      本次選擇的傳動系統為ABB公司專為紙機電氣控制而設計的PMC800紙機傳動控制系統。較之我公司早些年使用的PMC200控制系統有較大的變化。變頻器由ACS600多傳升級成了ACS800多傳，控制器由AC80統一成了ABB公司再紙機DCS控制領域廣泛使用的AC800M，現場操作面板也統一成了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)以太網連接來傳遞數據。各個控制器下分別連接有系統控制所需的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通訊模塊與紙機設備供貨商的MCS進行數據交換，為了增加系統通訊的抗干擾能力，特意增加了Profibus通訊與光纖通訊轉換模塊，由光纖經車間電纜橋架接至紙機設備供貨商的MCS。

      電氣傳動系統結構圖如下：

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，如多傳系統電機功率范圍為1.5KW至5600KW，完全可以滿足紙機及復卷機設備供應商的電機功率要求，且所有設備的電壓等級一致，不需要按功率大小來分電壓等級，節(jié)省了費用，也便于設備的安裝、維護。ACS800多傳逆變器為模塊化設計，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為同一種尺寸，安裝方便。模塊內集成了充電電容，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，增加了系統的穩(wěn)定性。特別是R8i模塊，為小車式結構，與柜體主回路之間采用插接的方式安裝，使設備更換及其方便。R8i模塊的另一個特點是可以并聯使用，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，節(jié)省了費用，并且當某個并聯的R8i模塊出現故障時，還可以將其推出，選擇系統輕載使用。兩個R8i模塊并聯使用的示意圖如下：

      在本項目中，最大電機功率為710 KW，故選擇了2個580KVA的R8i并聯使用。當有2個模塊并聯使用時，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，配置了預充電開關用于R8逆變器柜，該開關動作后，現由預充電回路給R8i模塊內的直流回路充電，當充電完成后，開關的主回路機構動作，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構，由正橋模塊和反橋模塊組成，形成主從結構。正橋將三相交流電整流成直流電，反橋將多余的電機制動能量回饋到電網，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。

      為了減少系統電網的諧波畸變， 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控制系統沒有使用以前常用的AC80控制器，而是采用了與ABB  DCS統一一致的AC800M系列控制器。AC800M控制器采用模塊化結構，安裝簡單，其CPU具備冗余功能。聯結至控制器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之間的數據通訊采用的是通用的TCP/IP網絡線，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（一個用于與現場G2000通訊，另一個用于與紙機供貨商的MCS系統通訊），還通過ModuleBus連接了多個DI/DO/AI模塊，用于現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，操作人員權限設定功能，歷史時間和報警組態(tài)功能，網絡組態(tài)功能等。因紙機傳動項目相對于DCS系統而言，比較獨立且系統數據量較少，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，通過監(jiān)控系統，值班人員可以清晰全面的掌握傳動設備的運行狀態(tài)，并可隨時查詢系統的歷史曲線和操作記錄。如下例圖：

5、PMC800系統特點

      ABB PMC800紙機控制系統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。CBM程序的結構分為庫文件部分，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編好的實現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)部分可以按照系統硬件的配置組態(tài)硬件系統及設置其輸入輸出參數，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是一種面向對象的編程方式，它通過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。因其支持面向對象的編程方式，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)行速度較傳統程序快；
• 減少了控制器內存占有量；
• 在應用程序內有更好的數據流，確保了所有變量在每個程序掃描周期內均會被掃描到；
• 提供了圖形化的界面，便于系統調試和維護；
• 通過Control Module的Parameter與其他程序相連；便于程序參數的查找。

      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。常見的故障查找界面如下圖：

6、綜述

      綜上所述，ABB的PMC800紙機傳動控制系統無論在硬件上還是軟件上，較之早期的PMC200系統和其他廠家的傳動控制系統，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，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。