西門子PLC在紙漿模制蜂窩紙板生產線上的應用

馮 茹 王明偉（天津職業技術師范大學，天津 300222）

西門子PLC在紙漿模制蜂窩紙板生產線上的應用

馮 茹 王明偉
（天津職業技術師范大學，天津 300222）

摘 要：本文首先對紙漿模制和蜂窩紙板的概念進行介紹，采用西門子PLC控制器對紙漿模制蜂窩紙板的生產線進行控制，利用PLC中的PID自整定的方式達到恒負壓的控制、利用昆侖通態組態軟件實現對成型機的實時監控，該控制的系統在很大的程度上提高運行效率，降低了成本投入，具有較高的實際應用價值。它采用了先進的生產工藝技術，整個生產過程為全自動控制。紙漿模制蜂窩紙板生產線為集成組合方式，在耗能上也有很大的改進、并且所占的面積較小。

關鍵詞：紙漿模制；蜂窩紙板；生產線；PLC控制

我國最早的紙漿模制是用于生產紙餐盒、紙托盤，這種產品具備不怕潮，無霉變、無靜電、可防水、可耐熱、而且無毒、對于包裝的設備起到了很好的緩沖等優勢。已被廣泛應用到儀器和儀表、家用電器產品的包裝中。紙漿模制還是一種新型的環保包裝材料制造方式，它可以反復的回收利用、整個生產過程衛生環保、原料的來源廣，使得生產成本自然很低。蜂窩紙板包裝箱是目前我國出口商品中的最理想包裝材料。它的普遍應用， 不僅可以降低商品在整個流通過程中的破損率，而且替代了木箱有利于環保，符合當今社會的環保潮流。蜂窩紙板采用的材料全部為可以循環再用的紙材，在使用后完全實現可以回收以便下次再利用。

1 概念

1.1 紙漿模制

一般來說紙漿就是纖維在水中主要的懸浮物。紙漿模制是紙漿流在固定成型的模具表面上從最初的脫水掛漿直到紙漿模制的各組織結構完成定型，此時紙漿模的纖維組織形態和纖維的分布基本都已經成型，在下一步的脫水過程中，各組織基本上不再發生變化。經過成模兩面之間的壓差而加速紙漿模迅速完成定型。紙漿制品的生產大都是以廢紙或紙漿作為原材料，需要經過調漿→碎漿→成型→烘干→整型等一系列的工序。

1.2 蜂窩紙板

蜂窩紙板是仿制了自然界中的蜂巢結構樣式制作而成的。蜂窩紙板是由上下面板與芯紙經粘合劑的粘結制成，其中芯紙的結構類似于蜂窩，是由多層紙按一定的規則粘貼后通過拉伸而成。高柔性的紙芯具有良好的韌性和可回彈性，其獨特的蜂窩夾芯結構可實現很好的緩沖功能，目前在所常用的緩沖材料中這種結構具備更高的能量吸收性，這種高厚度的蜂窩紙板完全可取代當前大量使用的塑料泡沫墊。其中面板為上下兩層結構，通常使用的是同材質、厚度均勻的紙質板材。蜂窩紙板的優勢在于質量輕，價格低，韌性強、可回收再利用，因此受到廣泛的推廣使用。

2 紙漿模制蜂窩紙板生產線工藝分析和控制

采用紙漿模制蜂窩紙板生產線設備的可以在很大程度上降低操作員工的強度，操作方便，提高了產品性能和質量，大大減少了能源耗失，考慮最多的是設備的可靠性和生產過程控制連續性以及降低控制設備的成本。提高生產效率、降低制造成本，加快了紙漿模制包裝產業化進程。國內紙漿模制蜂窩紙板生產線控制系統采用最多的是PLC控制系統。本文主要采用了西門子的PLC。

（1）紙漿模制成型機生產過程分析成型設備主要包括水利碎漿機、漿泵、混漿機、干燥機、成型機等設備構成。成型機是利用液壓成型，在經過模壓處理后，之后進入下一道工序。為保證所供應的負壓穩定性，文中采用了PLC控制變頻器的方式實現，充分利用了PLC自帶的PID整定功能，方便高效的實現了真空泵組的自動切換以及變頻器的自動控制。同時也采用了目前常用的總線技術進行通訊與上位機昆侖通態（MCGS網絡版）組態軟件實現通信，不僅可以達到對產品生產線的網絡化實時監控，而且還可以自動進行量產的統計、提供了報表和打印功能。

（2） 蜂窩紙板生產線的工作順序為：將紙漿通過流漿箱進入由脫水區張緊輥和無端網式循環擠壓帶脫水區域；蜂窩芯紙在涂膠機時，會在芯紙上、下兩個表面上進行涂膠作業；上、下面紙和蜂窩芯紙在皮帶機入口處完成粘合作業，并經過壓縮、整形、冷卻等工序，最終形成了蜂窩紙板；在輸送帶的牽引下蜂窩紙板將傳送到縱切機中，根據是需要的尺寸進行切邊處理；最后蜂窩紙板被送到橫切機剪切處，將連續輸送的蜂窩紙板進行進行最后的橫向切斷處理作業。蜂窩紙板生產線的控制采用了西門子S7-200系列PLC為控制核心，將生產線中的各個模塊與相應的機械設備等配套組合使用，使各模塊都可以獨立控制。

（3） 在紙漿模制蜂窩紙板生產線的控制系統中設計的程序塊主要分為以下幾個部分：對程序進行初始化配置，主要包括PLC擴展模塊AD和DA的初始化設置以及變頻器等設備的所需參數的設置，對PID所控制的參數進行設置；根據變頻器的工作時間來確定變頻運行和工頻運行控制的時間；還要將負壓傳感器的信號反饋給控制器與所設定的目標值進行比較運算，進行PID整定控制，來得到變頻運行所需要的頻率控制值；執行頻率判斷指令，根據所判的結果，來選擇是否啟動工頻運行電動機以及變頻運行電動機的運行頻率；西門子S7-200系列PLC編程軟件自帶PID指令向導，在很大程度上使得PLC實現PID控制算法更容易，可以方便快捷的完成對PID配置程序和PID控制程序設計，減輕了程序編寫的負擔。

紙漿模制蜂窩紙板生產線大大提高了工作效率、而且降低了人工成本，是加快紙漿模制包裝產業化進程的迫切需要。

結語

紙漿模制蜂窩紙板生產線是生產綠色環保包裝的最重要的設備。PLC控制系統是紙漿模制蜂窩紙板整個生產線的重要控制環節。通過PLC控制可以實現物料的自動化大批量的轉移，同時可以制造高性能的環保包裝，方便大規模的生產，使企業增加效益，具備更強的市場競爭性。

參考文獻

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中圖分類號：TP273

文獻標識碼：A