卷紙機(jī)自動控制系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

謝元昌

摘 要：國內(nèi)造紙廠的卷紙機(jī)是由設(shè)備自帶的PLC控制，造成了系統(tǒng)集成和生產(chǎn)中的維護(hù)具有一定的困難。DCS技術(shù)在造紙行業(yè)中得到越來越多的推廣。本文通過研究卷紙機(jī)自動控制技術(shù)，提高了生產(chǎn)效率，保證了設(shè)備和人身安全，希望能夠提高卷紙機(jī)的自動控制水平。

關(guān)鍵詞：造紙廠；卷紙機(jī)；設(shè)計

Abstract： the paper mill in the domestic paper machine is controlled by the equipment of the PLC， resulting in the integration of the system and the maintenance of production has some difficulties. DCS technology has been more and more popularized in the paper industry. In this paper， through the research of automatic control technology， the production efficiency is improved， the equipment and personal safety are guaranteed.

Keywords： paper mill； paper machine； design

中圖分類號：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.前言

造紙廠的卷紙機(jī)是造紙機(jī)的主要配套設(shè)備，直接決定了造紙廠生產(chǎn)的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。卷紙機(jī)靠卷紙輥自己的重量和冷缸轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的摩擦力，帶動紙張進(jìn)行纏卷。現(xiàn)在，國內(nèi)造紙廠的卷紙機(jī)是由設(shè)備自帶的PLC控制，造成了系統(tǒng)集成和生產(chǎn)中的維護(hù)具有一定的困難。近年來，DCS技術(shù)在造紙行業(yè)中得到越來越多的推廣，很多造紙廠采用了DCS集成MCS的過程控制。由于DCS具備強(qiáng)大的計算和控制功能，因此通過挖掘DCS潛力，代替PLC實現(xiàn)卷紙機(jī)控制成為了一中行高性價比的技術(shù)方案。

DCS集成MCS的過程控制融合了多種技術(shù)，如：自動控制、信息處理、機(jī)械、系統(tǒng)總體等，并運(yùn)用到實際中的一種綜合技術(shù)。它并不是將上述技術(shù)簡單地疊加，而是從系統(tǒng)理論層面上結(jié)合系統(tǒng)功能目標(biāo)與組織結(jié)構(gòu)目標(biāo)，對各個組成部門與其間的信息處理，運(yùn)動傳遞、物質(zhì)運(yùn)動等實施研究，組成有機(jī)的系統(tǒng)，并集中多種技術(shù)，并在微電子有序控制信號與系統(tǒng)軟件程序的作用下，讓物質(zhì)與能量形成有規(guī)律的運(yùn)動軌跡，在高可靠性、高精度等方面上實現(xiàn)各種技術(shù)功能融合成最優(yōu)效果的系統(tǒng)工程技術(shù)。

1.卷紙機(jī)控制技術(shù)

以前的卷紙機(jī)控制指的是機(jī)械與電工電子、電氣控制兩方面的一體化，并著重于機(jī)械方面。目前科技發(fā)展態(tài)勢重視學(xué)科間的交叉、電子計算機(jī)的運(yùn)用，機(jī)電一體化技術(shù)在卷紙機(jī)控制中實現(xiàn)智能化、柔性化的技術(shù)。機(jī)械技術(shù)能夠承受大載荷，但卻難以實現(xiàn)復(fù)雜或者微小運(yùn)動的控制，但電子技術(shù)卻與之相反，不能承受大載荷，卻能夠控制微小與復(fù)雜運(yùn)動，使機(jī)械具有智能化、柔性化。機(jī)電一體化的目標(biāo)是將機(jī)械與電子技術(shù)有效融合，充分發(fā)揮自身的優(yōu)勢，實現(xiàn)優(yōu)勢互補(bǔ)。與之相關(guān)的內(nèi)容還包括檢測與控制學(xué)科、機(jī)械工程學(xué)科和電子信息學(xué)科三大內(nèi)容。

1.1 測量角度

角度是卷紙機(jī)控制當(dāng)中重要的工藝參數(shù)，也是線壓力控制的基礎(chǔ)。根據(jù)設(shè)備和生產(chǎn)要求，角度測量誤差需要控制在2%以內(nèi)。只有角度測量準(zhǔn)確，壓力控制才能夠保證平穩(wěn)。維達(dá)紙業(yè)（山東）有限公司卷紙機(jī)采用增量式編碼進(jìn)行測量角度。增量式編碼器的主要特點是當(dāng)編碼器每轉(zhuǎn)動一個提前預(yù)定的角度時，都會自動輸出一個脈沖信號，通過脈沖信號的數(shù)量來計算旋轉(zhuǎn)的角度。增量式編碼角度計算如圖1所示。

1.2 自動控制

合理的自動控制步驟能夠減少操作人員的勞動工作量，提高生產(chǎn)效率，嚴(yán)格控制生產(chǎn)重量。維達(dá)紙業(yè)（山東）有限公司卷紙機(jī)采用的ST（語句表）的形式實現(xiàn)了卷紙機(jī)的自動控制。具體順控步驟如圖2所示。

1.3 順控聯(lián)鎖保護(hù)

在工業(yè)生產(chǎn)中，設(shè)備和人身安全是最重要的。卷紙機(jī)各工序均設(shè)置了嚴(yán)格的聯(lián)鎖程序，以保證生產(chǎn)和設(shè)備安全，主要聯(lián)鎖有：

（1）當(dāng)初級臂初始位置接近開關(guān)觸發(fā)信號后，初級臂不允許正向轉(zhuǎn)動。

（2）當(dāng)初級臂工作位置接近開關(guān)觸發(fā)信號后，初級臂不允許反向轉(zhuǎn)動。

（3）次級臂合輥壓輥時，次級臂不能進(jìn)行推輥操作。

（4）次級臂進(jìn)行推輥操作時，不能進(jìn)行合輥操作。

（5）當(dāng)油壓力達(dá)到0.5MPa時，夾緊臂才可以進(jìn)行提升夾緊操作。

（6）當(dāng)液壓站溫度高于50℃時，自動開啟冷卻水進(jìn)行冷卻。

（7）當(dāng)液壓站溫度低于12℃時，設(shè)備進(jìn)行自動報警提示。

2.卷紙機(jī)自動控制優(yōu)點

2.1 降低生產(chǎn)成本

維達(dá)紙業(yè)（山東）有限公司卷紙機(jī)在運(yùn)用了自動控制系統(tǒng)后，在生產(chǎn)新產(chǎn)品過程中，大大縮短了準(zhǔn)備時間，減少了開發(fā)產(chǎn)品的時間，大大減少了一些不合格產(chǎn)品數(shù)量，在降低了生產(chǎn)成本的同時，也提高了生產(chǎn)效率。在生產(chǎn)中，將人們從危險的、復(fù)雜的勞動環(huán)境中解放出，在生產(chǎn)過程中又能實現(xiàn)過程控制，不斷提高了生產(chǎn)質(zhì)量。

2.2 綠色環(huán)保

該系統(tǒng)能夠重復(fù)利用的裝置材料有很多，在使用過程中這些綠色材料不會污染到環(huán)境，在報廢后還能繼續(xù)利用。在使用中，這些低能耗的裝置不但節(jié)約了資源，而且還與建設(shè)節(jié)約型社會要求相符。

2.3 提升系統(tǒng)精度

卷紙機(jī)運(yùn)用了自動控制系統(tǒng)后，很多電子裝置取代了以前的機(jī)械傳動裝置，消除了以前的彈性形變與機(jī)械損耗所出現(xiàn)的誤差，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡化，運(yùn)用電子裝置實現(xiàn)了控制與自動檢測，在縮小動態(tài)誤差的前提下，還大幅度提高了工作精度。進(jìn)而提高了系統(tǒng)自動檢測功能，在運(yùn)行的設(shè)備中有安全隱患后，系統(tǒng)能夠?qū)崟r在線檢測與修復(fù)，進(jìn)而提高了系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)

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