PLC在造紙機同步傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用

覃民

【摘 要】現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展下，各項生產(chǎn)活動都有了不錯的發(fā)展前景，造紙業(yè)作為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊豁椛a(chǎn)工藝，將PLC技術(shù)應(yīng)用于造紙機同步傳動系統(tǒng)能夠進一步提高造紙機的運行水平，提高生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)效率。

【關(guān)鍵詞】PLC；造紙機；同步傳動；傳動系統(tǒng)

造紙過程中，一般經(jīng)過四個環(huán)節(jié)，即制漿環(huán)節(jié)、調(diào)制環(huán)節(jié)、抄制環(huán)節(jié)和裁切環(huán)節(jié)。每一個環(huán)節(jié)對于造紙的質(zhì)量都至關(guān)重要，需要根據(jù)生產(chǎn)需要改進技術(shù)，并對技術(shù)進行升級。目前，造紙加工車間的設(shè)備都采用了自動化技術(shù)。要確保設(shè)備運行質(zhì)量，就要應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)（PLC）和變頻控制系統(tǒng)對造紙進行自動化控制。特別是在翻板機上，紙卷會向一側(cè)下沉，這通常是由于剎車片的運行失靈所引起的，需要調(diào)整剎車片的間隙。如果此時剎車片調(diào)整不當(dāng)，就難以保證翻板機處于良好的運行狀態(tài)。安裝PLC控制系統(tǒng)和變頻控制系統(tǒng)，相關(guān)問題可以通過自動化處理解決。

一、PLC在造紙機系統(tǒng)中的相關(guān)分析

（一）PLC控制系統(tǒng)在造紙廠的應(yīng)用

造紙廠中所采用的PLC自動控制系統(tǒng)控制造紙過程中的制漿造紙和存儲運輸?shù)目刂埔约霸旒垯C器的啟動與關(guān)閉控制。在進行造紙生產(chǎn)時，PLC系統(tǒng)保證造紙設(shè)備在工作時如果出現(xiàn)危害到周圍人員和設(shè)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(lián)鎖，避免事故的發(fā)生及擴大。同時，要對造紙設(shè)備重要的運行參數(shù)及狀態(tài)進行實時監(jiān)測，如果出現(xiàn)異常，控制系統(tǒng)能夠及時啟動報警功能，并自動啟動或切斷某些設(shè)備以保持工作負(fù)荷不再增加直到安全退出。為達(dá)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(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力及抗干擾能力，采用冗余設(shè)計以保障系統(tǒng)的安全運行及工作效率，具備冗余功能的PLC具有廣闊的應(yīng)用前景。

（二）造紙機同步控制工藝要求

造紙生產(chǎn)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(tǒng)。與此同時，又要求各單元間的紙張運行線速度步調(diào)一致，即實現(xiàn)同步運動。造紙設(shè)備種類繁多，傳動結(jié)構(gòu)各異，但從系統(tǒng)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(qū)動。造紙工藝要求設(shè)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(tǒng)可使傳動系統(tǒng)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(xù)平穩(wěn)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(diào)，且設(shè)有爬行功能。

（三）PLC控制系統(tǒng)可以發(fā)揮職能控制的作用

造紙加工車間的各項設(shè)備能夠安全穩(wěn)定運行，需要安裝PLC控制系統(tǒng)。要保證這些元器件使用中安全可靠，可在運行PLC控制系統(tǒng)的過程中，對各種元器件、電路的運行狀態(tài)進行安全監(jiān)察。一旦發(fā)現(xiàn)異常狀況，要應(yīng)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(shè)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(guī)范執(zhí)行。PLC控制系統(tǒng)可以根據(jù)需要編寫安全停止程序，使設(shè)備在運行中根據(jù)指令停止。即便是設(shè)備需要緊急停止，也要按照規(guī)定的環(huán)節(jié)執(zhí)行，之后將設(shè)備按照順序逐個關(guān)閉。PLC控制系統(tǒng)在進行安全停止程序的編寫過程中，會使設(shè)備運行保證處于安全狀態(tài)。如果是普通的PLC控制系統(tǒng)，可以編寫類似的安全程序，使設(shè)備的安全等級有所提升。使用PLC控制系統(tǒng)可以提升設(shè)備的安全等級，其中還需要外圍電路的積極配合。如果設(shè)計完善，可以提高設(shè)備運行的安全效率，確保安全系數(shù)達(dá)到95%以上。當(dāng)然，進行電路設(shè)計和硬件使用時，所投入的成本也相應(yīng)地有所提升。

二、PLC在造紙機同步傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用

（一）全自動熱縮包裝控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

全自動熱縮包裝控制系統(tǒng)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(tǒng)、變頻器、觸摸屏、打帶機、變頻驅(qū)動電機等。對于造紙加工車間檢測控制所獲得的數(shù)據(jù)可以實時顯示，同時還可以發(fā)揮工藝報警功能、參數(shù)設(shè)置功能以及控制功能?？刂葡到y(tǒng)運行中，所發(fā)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(shù)控制功能、位置控制功能等。所獲得的信號使用模塊傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后，將信息傳輸?shù)缴衔粰C和打印機。對驅(qū)動驅(qū)動編碼器后，信號傳輸?shù)絇LC控制系統(tǒng)，并參與到對全自動熱縮包裝控制系統(tǒng)的邏輯控制中。PLC控制系統(tǒng)所發(fā)揮的是系統(tǒng)保護功能，并根據(jù)需要對系統(tǒng)的功能進行調(diào)整和控制，完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)。

（二）PLC控制開卷架剎車系統(tǒng)

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(jù)基礎(chǔ)公式V=ω×r可以計算出紙卷任意時刻的半徑，操作人員設(shè)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(shè)定，r是由PLC計算獲得。通常的設(shè)定檢測頻率為紙卷每旋轉(zhuǎn)一圈檢測一次，該系統(tǒng)可以隨直徑的變換不間斷的調(diào)整剎車盤的扭力。該系統(tǒng)稱之為漸減系統(tǒng)，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(zhuǎn)的直徑值來得出正確的壓力并執(zhí)行。

（三）面向?qū)ο笾械膽?yīng)用

面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方法直接以現(xiàn)實世界的實體或者概念為中心來思考問題，根據(jù)事物的本質(zhì)特征把它們抽象為對象，作為構(gòu)建軟件系統(tǒng)的基礎(chǔ)。也就是說，面向?qū)ο笫菍?fù)雜事物簡單化，將具有相同或相似結(jié)構(gòu)、操作、約束條件以及具有相同數(shù)據(jù)的對象進行合理的集合歸類，不同類之間采用入口參數(shù)判別方法加以區(qū)分，并建立起類的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；而后將類的屬性和方法封裝到具有適當(dāng)定義的接口容器；最后將不同的類通過消息實現(xiàn)聯(lián)系通信。這樣就將系統(tǒng)流程的實現(xiàn)變成封裝模塊的簡單調(diào)用。

（四）Milltex切紙機的變頻控制系統(tǒng)

PLC控制系統(tǒng)的控制系統(tǒng)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(shè)計。所有的工作都是遠(yuǎn)程控制。為Milltex切紙機配置變頻控制系統(tǒng)，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(qū)動電機和傳輸數(shù)據(jù)都使用通訊電纜進行連接。對于數(shù)據(jù)處理，則采用變頻器和編碼器完成。操作變頻器在對參數(shù)進行設(shè)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(guān)于變頻器的調(diào)整和更換，可以啟動報警系統(tǒng)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(guān)參數(shù)。安裝過程中，只要安裝存有參數(shù)的電腦芯片即可。

三、結(jié)語

造紙廠PLC控制系統(tǒng)進行冗余設(shè)計時要根據(jù)控制過程的復(fù)雜情況與規(guī)模進行選擇。對于控制規(guī)模較大且較為復(fù)雜的情況，為提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定可靠性，優(yōu)先選擇高速CPU冗余系統(tǒng)。對于中小紙廠來說，應(yīng)當(dāng)首選成本較低的中性PLC冗余系統(tǒng)，在加強PLC技術(shù)應(yīng)用的同時考慮兼容性技術(shù)服務(wù)，有助于造紙廠生產(chǎn)經(jīng)營效率的提高。

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