PLC在造紙機同步傳動系統中的應用

覃民

【摘 要】現代化技術發展下，各項生產活動都有了不錯的發展前景，造紙業作為人們日常生活中必不可少的一項生產工藝，將PLC技術應用于造紙機同步傳動系統能夠進一步提高造紙機的運行水平，提高生產質量與生產效率。

【關鍵詞】PLC；造紙機；同步傳動；傳動系統

造紙過程中，一般經過四個環節，即制漿環節、調制環節、抄制環節和裁切環節。每一個環節對于造紙的質量都至關重要，需要根據生產需要改進技術，并對技術進行升級。目前，造紙加工車間的設備都采用了自動化技術。要確保設備運行質量，就要應用PLC控制系統（PLC）和變頻控制系統對造紙進行自動化控制。特別是在翻板機上，紙卷會向一側下沉，這通常是由于剎車片的運行失靈所引起的，需要調整剎車片的間隙。如果此時剎車片調整不當，就難以保證翻板機處于良好的運行狀態。安裝PLC控制系統和變頻控制系統，相關問題可以通過自動化處理解決。

一、PLC在造紙機系統中的相關分析

（一）PLC控制系統在造紙廠的應用

造紙廠中所采用的PLC自動控制系統控制造紙過程中的制漿造紙和存儲運輸的控制以及造紙機器的啟動與關閉控制。在進行造紙生產時，PLC系統保證造紙設備在工作時如果出現危害到周圍人員和設備安全的故障就可以啟動自我保護程序，完成一些保護性動作及聯鎖，避免事故的發生及擴大。同時，要對造紙設備重要的運行參數及狀態進行實時監測，如果出現異常，控制系統能夠及時啟動報警功能，并自動啟動或切斷某些設備以保持工作負荷不再增加直到安全退出。為達到更快的集散控制速度，對造紙工藝過程進行高效的控制，增強系統的數據處理能力及抗干擾能力，采用冗余設計以保障系統的安全運行及工作效率，具備冗余功能的PLC具有廣闊的應用前景。

（二）造紙機同步控制工藝要求

造紙生產過程具有多個同步傳動單機，每個機組都有各自獨立的拖動系統。與此同時，又要求各單元間的紙張運行線速度步調一致，即實現同步運動。造紙設備種類繁多，傳動結構各異，但從系統組成來看均由壓榨、烘干、壓光、卷取等幾個部分組成，各部分都有電機驅動。造紙工藝要求設備傳動時保證紙張各部分的傳送具有恒定速度及恒定張緊度，使用變頻控制系統可使傳動系統具備非常方便及精確的同步控制功能：（1）各分部傳動點之間能保持固定的傳動比，使各傳動點上線速度保持一致；各單元均能同時升速或降速，避免各傳動點之間因線速度相差太大而斷紙；（2）連續平穩地拖動紙機運行；（3）具有平滑加減/速功能；（4）每點均可單獨啟停，單獨微調，且設有爬行功能。

（三）PLC控制系統可以發揮職能控制的作用

造紙加工車間的各項設備能夠安全穩定運行，需要安裝PLC控制系統。要保證這些元器件使用中安全可靠，可在運行PLC控制系統的過程中，對各種元器件、電路的運行狀態進行安全監察。一旦發現異常狀況，要應用雙路冗余帶脈沖對改革元器件的接觸點進行檢查，包括設備的啟動功能、接觸點的接觸情況等。所有的檢查工作都要按照安全規范執行。PLC控制系統可以根據需要編寫安全停止程序，使設備在運行中根據指令停止。即便是設備需要緊急停止，也要按照規定的環節執行，之后將設備按照順序逐個關閉。PLC控制系統在進行安全停止程序的編寫過程中，會使設備運行保證處于安全狀態。如果是普通的PLC控制系統，可以編寫類似的安全程序，使設備的安全等級有所提升。使用PLC控制系統可以提升設備的安全等級，其中還需要外圍電路的積極配合。如果設計完善，可以提高設備運行的安全效率，確保安全系數達到95%以上。當然，進行電路設計和硬件使用時，所投入的成本也相應地有所提升。

二、PLC在造紙機同步傳動系統中的應用

（一）全自動熱縮包裝控制系統中的應用

全自動熱縮包裝控制系統運行中，整條線路包括輸送帶、熱縮機、圍膜機以及打帶機2臺。所有的元器件中，主要的硬件是PLC控制系統、變頻器、觸摸屏、打帶機、變頻驅動電機等。對于造紙加工車間檢測控制所獲得的數據可以實時顯示，同時還可以發揮工藝報警功能、參數設置功能以及控制功能。控制系統運行中，所發揮的傳感器功能包括減速控制功能、溫度測試控制功能、脈沖控制功能、限位控制功能以及計數控制功能、位置控制功能等。所獲得的信號使用模塊傳輸到PLC控制系統，經過數據處理后，將信息傳輸到上位機和打印機。對驅動驅動編碼器后，信號傳輸到PLC控制系統，并參與到對全自動熱縮包裝控制系統的邏輯控制中。PLC控制系統所發揮的是系統保護功能，并根據需要對系統的功能進行調整和控制，完成數據采集任務。

（二）PLC控制開卷架剎車系統

紙卷的線速度（V）就是切紙機車速電機剎車或氣動剎車盤上的編碼器測得紙卷的角速度（ω），切紙機的PLC依據基礎公式V=ω×r可以計算出紙卷任意時刻的半徑，操作人員設定紙幅需要的張力，從而電機剎車或是氣動剎車需要的扭力為T×r。T是由操作人員設定，r是由PLC計算獲得。通常的設定檢測頻率為紙卷每旋轉一圈檢測一次，該系統可以隨直徑的變換不間斷的調整剎車盤的扭力。該系統稱之為漸減系統，因紙卷的直徑不斷減小且扭力也逐漸減小以保證合適的紙幅張力。剎車壓力控制是成比例的（剎車片和剎車盤），剎車壓力由壓力傳感器檢測。因此PLC需要獲得紙卷每轉的直徑值來得出正確的壓力并執行。

（三）面向對象中的應用

面向對象程序設計方法直接以現實世界的實體或者概念為中心來思考問題，根據事物的本質特征把它們抽象為對象，作為構建軟件系統的基礎。也就是說，面向對象是對復雜事物簡單化，將具有相同或相似結構、操作、約束條件以及具有相同數據的對象進行合理的集合歸類，不同類之間采用入口參數判別方法加以區分，并建立起類的數據結構；而后將類的屬性和方法封裝到具有適當定義的接口容器；最后將不同的類通過消息實現聯系通信。這樣就將系統流程的實現變成封裝模塊的簡單調用。

（四）Milltex切紙機的變頻控制系統

PLC控制系統的控制系統采用通訊管理方式，除了使用橫切電機和牽引電機外，還要對控制板進行設計。所有的工作都是遠程控制。為Milltex切紙機配置變頻控制系統，需要對橫切單元、疊紙部的真空抽吸電機以及牽引輥等，均采用特殊的線路連接方式。橫切驅動電機和傳輸數據都使用通訊電纜進行連接。對于數據處理，則采用變頻器和編碼器完成。操作變頻器在對參數進行設置和顯示的過程中，還要通過通訊接口進行連接。通信則要通過控制面板和PC編程來完成。關于變頻器的調整和更換，可以啟動報警系統完成。如果故障沒有清除，則要按照說明書中給出的提示排除故障。在安裝變頻器的過程中，還要下載有關參數。安裝過程中，只要安裝存有參數的電腦芯片即可。

三、結語

造紙廠PLC控制系統進行冗余設計時要根據控制過程的復雜情況與規模進行選擇。對于控制規模較大且較為復雜的情況，為提高系統運行的穩定可靠性，優先選擇高速CPU冗余系統。對于中小紙廠來說，應當首選成本較低的中性PLC冗余系統，在加強PLC技術應用的同時考慮兼容性技術服務，有助于造紙廠生產經營效率的提高。

【參考文獻】

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