卷紙機自動控制系統設計與應用

謝元昌

摘 要：國內造紙廠的卷紙機是由設備自帶的PLC控制，造成了系統集成和生產中的維護具有一定的困難。DCS技術在造紙行業中得到越來越多的推廣。本文通過研究卷紙機自動控制技術，提高了生產效率，保證了設備和人身安全，希望能夠提高卷紙機的自動控制水平。

關鍵詞：造紙廠；卷紙機；設計

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 文獻標識碼：A

0.前言

造紙廠的卷紙機是造紙機的主要配套設備，直接決定了造紙廠生產的質量和生產效率。卷紙機靠卷紙輥自己的重量和冷缸轉動產生的摩擦力，帶動紙張進行纏卷。現在，國內造紙廠的卷紙機是由設備自帶的PLC控制，造成了系統集成和生產中的維護具有一定的困難。近年來，DCS技術在造紙行業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具備強大的計算和控制功能，因此通過挖掘DCS潛力，代替PLC實現卷紙機控制成為了一中行高性價比的技術方案。

DCS集成MCS的過程控制融合了多種技術，如：自動控制、信息處理、機械、系統總體等，并運用到實際中的一種綜合技術。它并不是將上述技術簡單地疊加，而是從系統理論層面上結合系統功能目標與組織結構目標，對各個組成部門與其間的信息處理，運動傳遞、物質運動等實施研究，組成有機的系統，并集中多種技術，并在微電子有序控制信號與系統軟件程序的作用下，讓物質與能量形成有規律的運動軌跡，在高可靠性、高精度等方面上實現各種技術功能融合成最優效果的系統工程技術。

1.卷紙機控制技術

以前的卷紙機控制指的是機械與電工電子、電氣控制兩方面的一體化，并著重于機械方面。目前科技發展態勢重視學科間的交叉、電子計算機的運用，機電一體化技術在卷紙機控制中實現智能化、柔性化的技術。機械技術能夠承受大載荷，但卻難以實現復雜或者微小運動的控制，但電子技術卻與之相反，不能承受大載荷，卻能夠控制微小與復雜運動，使機械具有智能化、柔性化。機電一體化的目標是將機械與電子技術有效融合，充分發揮自身的優勢，實現優勢互補。與之相關的內容還包括檢測與控制學科、機械工程學科和電子信息學科三大內容。

1.1 測量角度

角度是卷紙機控制當中重要的工藝參數，也是線壓力控制的基礎。根據設備和生產要求，角度測量誤差需要控制在2%以內。只有角度測量準確，壓力控制才能夠保證平穩。維達紙業（山東）有限公司卷紙機采用增量式編碼進行測量角度。增量式編碼器的主要特點是當編碼器每轉動一個提前預定的角度時，都會自動輸出一個脈沖信號，通過脈沖信號的數量來計算旋轉的角度。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，提高生產效率，嚴格控制生產重量。維達紙業（山東）有限公司卷紙機采用的ST（語句表）的形式實現了卷紙機的自動控制。具體順控步驟如圖2所示。

1.3 順控聯鎖保護

在工業生產中，設備和人身安全是最重要的。卷紙機各工序均設置了嚴格的聯鎖程序，以保證生產和設備安全，主要聯鎖有：

（1）當初級臂初始位置接近開關觸發信號后，初級臂不允許正向轉動。

（2）當初級臂工作位置接近開關觸發信號后，初級臂不允許反向轉動。

（3）次級臂合輥壓輥時，次級臂不能進行推輥操作。

（4）次級臂進行推輥操作時，不能進行合輥操作。

（5）當油壓力達到0.5MPa時，夾緊臂才可以進行提升夾緊操作。

（6）當液壓站溫度高于50℃時，自動開啟冷卻水進行冷卻。

（7）當液壓站溫度低于12℃時，設備進行自動報警提示。

2.卷紙機自動控制優點

2.1 降低生產成本

維達紙業（山東）有限公司卷紙機在運用了自動控制系統后，在生產新產品過程中，大大縮短了準備時間，減少了開發產品的時間，大大減少了一些不合格產品數量，在降低了生產成本的同時，也提高了生產效率。在生產中，將人們從危險的、復雜的勞動環境中解放出，在生產過程中又能實現過程控制，不斷提高了生產質量。

2.2 綠色環保

該系統能夠重復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境，在報廢后還能繼續利用。在使用中，這些低能耗的裝置不但節約了資源，而且還與建設節約型社會要求相符。

2.3 提升系統精度

卷紙機運用了自動控制系統后，很多電子裝置取代了以前的機械傳動裝置，消除了以前的彈性形變與機械損耗所出現的誤差，對系統結構進行了簡化，運用電子裝置實現了控制與自動檢測，在縮小動態誤差的前提下，還大幅度提高了工作精度。進而提高了系統自動檢測功能，在運行的設備中有安全隱患后，系統能夠實時在線檢測與修復，進而提高了系統的安全穩定性。

參考文獻

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