過去，大型傳動系統(tǒng)都依賴于進(jìn)口，由國外大公司提供（如：ABB工程部、西門子工程部等）。隨著技術(shù)的發(fā)展，各大公司相繼推出更加成熟和完善的工控產(chǎn)品，極大地提高控制系統(tǒng)軟、硬件的性能，系統(tǒng)的復(fù)雜程度大大降低，系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)用也變得簡單。良好的設(shè)計平臺使系統(tǒng)設(shè)計者可以把更多的精力放在應(yīng)用軟件的設(shè)計上。同時國內(nèi)從事自動化控制的研究機構(gòu)及人員不斷增加，吸收和消化*進(jìn)技術(shù)，大型傳動系統(tǒng)將逐漸實現(xiàn)國產(chǎn)化。
目前，不論是國外傳動公司還是國內(nèi)傳動公司，對傳動控制系統(tǒng)大都采用三級控制模式。下面就傳動系統(tǒng)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及國內(nèi)外傳動公司的傳動系統(tǒng)組成加以討論。
1  典型傳動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
典型傳動控制系統(tǒng)采用三級控制結(jié)構(gòu)，由上位機、PLC和變頻傳動級組成。
1.1  傳動系統(tǒng)*級為變頻控制級，高性能變頻器有公司配有閉環(huán)控制編碼器反饋板，組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。變頻器上還配有現(xiàn)場總線通訊板，與上位PLC高速通訊組成現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)。
傳動系統(tǒng)電源供電方式可以有兩種：一種是采用交流母線供電，利用變頻器組成系統(tǒng)；另一種是采用直流母線供電，利用逆變器組成系統(tǒng)。
交流母線供電傳動系統(tǒng)采用變頻器，由于變頻器的整流部分為不可逆單元，所以變頻器只能工作在1、3象限，不可以制動發(fā)電。變頻器之間相互獨立，簡單可靠，故障率低，而且系統(tǒng)故障分散，易于維護(hù)。另外其價格比公共直流母線系統(tǒng)低20％左右。
公共直流母線傳動系統(tǒng)采用逆變器，需要一個大的整流單元提供電源。整流單元輸出直流電供給逆變器。對每個逆變器來說，輸入電源為直流電，可以四象限運行，既可以電動又可以制動。
目前整流單元按照選擇的元器件可以分為DSU（Diode Supply Units）、TSU（Thyristor Supply  Units）、ISU（IGBT Supply Units）。
DSU為二極管不可逆整流單元，因為其成本低，所以目前大多數(shù)紙機傳動系統(tǒng)都采用這種供電系統(tǒng)。另外其技術(shù)含量低，國內(nèi)有不少公司可以自己制作這種電源系統(tǒng)。所以在選擇這種電源的傳動系統(tǒng)時，必須注意電源單元的公司、產(chǎn)地和型號。另外DSU單元必須配有制動單元，因為DSU的不可逆性，當(dāng)全線緊急停車時會引起直流電壓升高，配制動斬波器可以有效保護(hù)DSU單元。
TSU可以組成可逆單元，但需要兩組橋，正組用于整流，反組用于逆變，其成本是DSU的兩倍多。而且在電網(wǎng)質(zhì)量不高時需要增加自藕變壓器，以防止逆變顛覆導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。TSU一般多用于具有大轉(zhuǎn)動慣量的傳動系統(tǒng)。
ISU采用IGBT作為功率元件，為可逆整流單元。其技術(shù)含量zui高，可以提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，對電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波很少，但其價格比較高。
        DSU,TSU,ISU又可以組成6脈波、12脈波、24脈波等工作方式，采用12脈波、24脈波可以有效抑制整流產(chǎn)生的高次諧波，降低諧波對電網(wǎng)的污染。
大型傳動系統(tǒng)的功率一般都比較大，幾千千瓦甚至上萬千瓦，所以應(yīng)該采用公共直流母線，一般會選擇12脈波的工作方式，以降低變頻系統(tǒng)的諧波。公共直流母線與交流母線相比zui大的優(yōu)點是傳動點可以四象限運行，降低系統(tǒng)的諧波。
1.2  傳動系統(tǒng)第二級為PLC控制系統(tǒng)，PLC采用大型PLC，要求支持高速現(xiàn)場總線功能。操作臺控制選用操作屏，PLC與操作屏組成現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)，完成整個設(shè)備的操作控制。
1.3  傳動系統(tǒng)第三級為上位優(yōu)化控制系統(tǒng)，采用工業(yè)控制計算機，用于整個傳動系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控。上位機一般采用組態(tài)軟件，可以通過工業(yè)以太網(wǎng)與其他工程師站、車間管理級、廠級管理級等聯(lián)網(wǎng)控制，實現(xiàn)傳動控制系統(tǒng)優(yōu)化控制和自動控制。
2  國內(nèi)外各公司傳動系統(tǒng)現(xiàn)狀
國內(nèi)外各傳動公司大都采用標(biāo)準(zhǔn)三級控制模式，系統(tǒng)的差別在于選擇不同的軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)，目前占據(jù)我國大型傳動系統(tǒng)*zui多的公司為ABB和西門子公司。因此本文重點分析國外這兩大公司和國內(nèi)使用其產(chǎn)品的國內(nèi)傳動公司。
2.1  西門子公司傳動系統(tǒng)
西門子公司采用*的標(biāo)準(zhǔn)三級控制模式，其所有的軟、硬件都采用該公司產(chǎn)品。
*級：變頻控制級。大型變頻控制系統(tǒng)采用SIEMENS公司6SE70系列變頻器，配有閉環(huán)控制編碼器反饋板，組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。變頻器上還配有PROFIBUS-DP通訊板與上位PLC組成PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡(luò)。
第二級：PLC控制操作系統(tǒng)。大型變頻控制系統(tǒng)中PLC一般采用西門子公司的S7-300,S7-400系列PLC, S7-300, S7-400PLC都支持高速的PROFIBUS現(xiàn)場總線，通訊速度zui高可以達(dá)到12Mb·s-1?，F(xiàn)場操作控制可以采用HMI系統(tǒng)，如：OP270,TP370等等。PLC與HMI、變頻器采用PROFIBUS-DP通訊方式。
西門子PLC具有良好的設(shè)計平臺STEP7編程軟件，可以方便地組態(tài)配置PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)配置完成后，通訊數(shù)據(jù)自動完成交換。用戶可以不必知道PROFIBUS-DP通訊的具體細(xì)節(jié)，就可以設(shè)計組態(tài)系統(tǒng)，大大降低對系統(tǒng)設(shè)計者的要求。
第三級：監(jiān)控級。監(jiān)控系統(tǒng)采用SIEMENS公司W(wǎng)INCC監(jiān)控系統(tǒng)作為工程師站和操作員站。與其他控制系統(tǒng)通過Ethernet網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化控制和自動控制。
2.2  ABB公司傳動系統(tǒng)
ABB公司采用類似標(biāo)準(zhǔn)三級控制模式，其所有的軟、硬件都采用該公司產(chǎn)品。變頻器采用ACS800 Multi Drive產(chǎn)品，PLC采用AC80控制器，每個AC80控制器通過光纖分配器與不多于12臺變頻器通過光纖通訊。當(dāng)控制傳動分部超過12臺變頻器時，采用多個AC80并聯(lián)控制，各臺AC80又通過AF 100總線連接通訊。AC80再與上位機通過MODBUS連接。操作站采用ABB G2000操作屏，通過MODBUS與AC80相連。完成現(xiàn)場操作控制功能。
ABB公司的控制系統(tǒng)類似標(biāo)準(zhǔn)三級控制模式，其多個AC80控制器與AF100總線相當(dāng)于西門子的S7-400 PLC，但它屬于多CPU形式，另外其與變頻器采用并行光纖通訊，不同于西門子的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線，通訊速度快，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。