功率变送器在造纸磨浆机控制系统中的应用分析

摘要：造纸磨浆机控制系统中由PLC通过变频器控制磨浆机的磨刀进退位移量，功率变送器对磨浆机高压电机的功率信号进行采集，同时将功率信号以DC4-20mA模拟量信号传输至PLC，从而控制系统动态地调节磨浆机的刀距，构成稳定可靠的闭环系统。

0.概述

双盘磨浆机作为国内造纸行业制浆线中使用广泛的磨浆设备，因各纸种的品质评鉴不同，要求盘磨打浆度不同。磨片之间间隙的大小直接影响了盘磨打浆度，为保证盘磨在合适的磨片下能够打出合适的纸浆，需要有准确地控制系统。

造纸磨浆机控制系统以PLC为核心，与功率变送器和变频器结合应用，对双盘磨浆机工艺实行过程控制，具有高稳定性与快速动态响应特性，既能实现打浆过程的平稳、准确控制，又能提高磨浆机的控制性能和自我保护能力，增强控制系统的可靠性和安全性。

1.控制过程与原理

造纸磨浆机控制系统的总体结构如图1，主要工艺动作过程如下：主机启动之前，首先启动液压泵电机，确认冲水清洗磨室后进纸浆，为系统正常工作提供浆压。接着，主机启动，快速进刀，由待机停刀位进刀到指定位置，再慢速进刀到正常工作状态位。根据具体的工作需要，先行断浆之后可以实现人工或自动退刀到停刀位，正常退刀之后，系统会给出是否冲水清洗的提示，确认冲水完毕，即可实现整机停车。当遇到特殊情况时，可以先紧急停车，安全退刀之后，再停止液压泵工作。

图1 造纸磨浆机控制系统

2.功率变送器在磨浆机的进退刀控制中的作用

造纸磨浆机的磨盘的实际工作间距非常小，要求在快速进刀之后，需要控制好进刀的速度，避免刀盘之间产生直接磨擦，损坏刀盘。进刀控制包括两个方面：快速进刀和慢速进刀。快速进刀是为了节省进刀时间提升效率，慢速进刀则是为了对进刀量进行准确控制，以满足刀盘之间对距离的严格要求。因此需要在纸浆浓度和流量稳定的基础上实现恒功率打浆控制。

磨浆机10kV高压系统电路图如图2所示。功率变送器通过装在磨浆机10kV高压电机线路中的电压互感器和电流互感器，采集电压和电流，从而检测磨浆机10kV高压电机的功率，功率变送器以4mA表示功率信号的零点，用20mA表示功率信号的满刻度，然后将功率信号以DC4-20mA成比例关系线性输出，传至PLC。PLC根据功率信号动态地调节磨浆机的刀距，控制进刀或退刀，从而实现恒功率打浆控制。

图2 磨浆机10kV高压系统电路图

3. BD系列电力变送器

用途：能测量有功功率，无功功率，隔离变送输出模拟信号。

产品规格：

BD-3P 三相三线有功功率变送器

BD-3Q 三相三线无功功率变送器

BD-3P/Q/I 三相三线有功功率/无功功率/电流组合变送器

BD-4P/Q/I 三相四线有功功率/无功功率/电流组合变送器

BD-4P 三相四线有功功率变送器/频率变送器/功率因数变送器

BD-4Q 三相四线无功功率变送器

3.1概述

BD系列电力变送器是一种将电网中的电流、电压、频率、功率、功率因数等电参量，经隔离变送成线性的直流模拟信号或数字信号装置。产品符合GB/T13850-1998、IEC-688标准。

3.2通用技术条件

错误校验(CRC)域占用两个字节，包含了一个 16 位的二进制值。CRC 值由传输设备计算出来，然后附加到数据帧上，接收设备在接收数据时重新计算 CRC 值，然后与接收到的 CRC 域中的值进行比较，如果这两个值不相等，就发生了错误。

CRC 运算时，首先将一个 16 位的寄存器预置为全 1，然后连续把数据帧中的每个字节中的 8 位与该寄存器的当前值进行运算，仅仅每个字节的 8 个数据位参与生成 CRC，起始位和终止位以及可能使用的奇偶位都不影响 CRC。在生成 CRC 时，每个字节的 8 位与寄存器中的内容进行异或,然后将结果向低位移位，高位则用“0”补充，低位(LSB)移出并检测，如果是 1，该寄存器就与一个预设的固定值(0A001H)进行一次异或运算，如果低位为 0，不作任何处理。

上述处理重复进行，直到执行完了 8 次移位操作，当zui后一位(第 8 位)移完以后，下一个 8 位字节与寄存器的当前值进行异或运算，同样进行上述的另一个 8 次移位异或操作，当数据帧中的所有字节都作了处理，生成的终值就是 CRC 值。

3.3 BD系列电力变送器特点

l 整个量程范围都有较高的线性度

l 输出带载能力强，信号传输距离可达几百米

l 可通过485通讯，将测量数据传输至后台

l 集成化程度高，结构简单，优良的温度特性和长期工作稳定性

在测量状态下，单击相应功能键可以依次切换查看：电压 V、电流 I、有功功率、无功功率、功率因数、有功电度 Ep 和无功电度 Eq 及频率。

电压显示一次侧值，单位为 V，当一次测电压达到预定界限时，显示单位转换为 kV。

电流显示一次侧值，单位为 A，当一次测电流达到预定界限时，显示单位转换为 kA。

功率显示一次侧值，有功功率单位为 W，无功功率单位为 Var，当功率值达到预定界限时,显示单位转换为 kW 或者 MW 和 kVar 或者 MVar,当接线方式为三相四线时，如果出现某相有功功率或功率因数为负值，则有可能该相电流进线与出线接反。

显示电度为一次或二次侧值，电度显示的单位固定为 kWh，当显示电度时，显示两位小数，即到 0.01kWh。

4.结束语

装有安科瑞电力变送器的造纸磨浆机控制系统已经在某造纸厂正式投运，操作简单，不仅实现了打浆过程的平稳、准确控制，同时还解决了常规产品的劳动强度高、维护量大、指标不稳定、能耗高的一系列问题;并较好地达到保护设备、节能降耗的目的。

审核编辑：符乾江