覃民

【摘 要】現(xiàn)代化技術(shù)發(fā)展下，各項(xiàng)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?xiàng)生產(chǎn)工藝，將PLC技術(shù)應(yīng)用于造紙機(jī)同步傳動系統(tǒng)能夠進(jìn)一步提高造紙機(jī)的運(yùn)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(jī)；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(jìn)技術(shù)，并對技術(shù)進(jìn)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(yùn)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(jìn)行自動化控制。特別是在翻板機(jī)上，紙卷會向一側(cè)下沉，這通常是由于剎車片的運(yùn)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(jī)處于良好的運(yùn)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(jī)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(yùn)輸?shù)目刂埔约霸旒垯C(jī)器的啟動與關(guān)閉控制。在進(jìn)行造紙生產(chǎn)時，PLC系統(tǒng)保證造紙?jiān)O(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(hù)程序，完成一些保護(hù)性動作及聯(lián)鎖，避免事故的發(fā)生及擴(kuò)大。同時，要對造紙?jiān)O(shè)備重要的運(yùn)行參數(shù)及狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，如果出現(xiàn)異常，控制系統(tǒng)能夠及時啟動報(bào)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(jìn)行高效的控制，增強(qiáng)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(jì)以保障系統(tǒng)的安全運(yùn)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(jī)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(jī)，每個機(jī)組都有各自獨(dú)立的拖動系統(tǒng)。與此同時，又要求各單元間的紙張運(yùn)行線速度步調(diào)一致，即實(shí)現(xiàn)同步運(yùn)動。造紙?jiān)O(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(jī)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(diǎn)之間能保持固定的傳動比，使各傳動點(diǎn)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(diǎn)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(jī)運(yùn)行；（3）具有平滑加減/速功能；（4）每點(diǎn)均可單獨(dú)啟停，單獨(dú)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(xiàng)設(shè)備能夠安全穩(wěn)定運(yùn)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(yùn)行PLC控制系統(tǒng)的過程中，對各種元器件、電路的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)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(diǎn)進(jìn)行檢查，包括設(shè)備的啟動功能、接觸點(diǎn)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(yùn)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(jìn)行安全停止程序的編寫過程中，會使設(shè)備運(yùn)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(jì)完善，可以提高設(shè)備運(yùn)行的安全效率，確保安全系數(shù)達(dá)到95%以上。當(dāng)然，進(jìn)行電路設(shè)計(jì)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(jī)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(yùn)行中，整條線路包括輸送帶、熱縮機(jī)、圍膜機(jī)以及打帶機(jī)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(jī)、變頻驅(qū)動電機(jī)等。對于造紙加工車間檢測控制所獲得的數(shù)據(jù)可以實(shí)時顯示，同時還可以發(fā)揮工藝報(bào)警功能、參數(shù)設(shè)置功能以及控制功能?？刂葡到y(tǒng)運(yùn)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(jì)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(jī)和打印機(jī)。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(hù)功能，并根據(jù)需要對系統(tǒng)的功能進(jìn)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(jī)車速電機(jī)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(jī)的PLC依據(jù)基礎(chǔ)公式V=ω×r可以計(jì)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(jī)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(jì)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(jì)方法直接以現(xiàn)實(shí)世界的實(shí)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(jìn)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(shí)現(xiàn)聯(lián)系通信。這樣就將系統(tǒng)流程的實(shí)現(xiàn)變成封裝模塊的簡單調(diào)用。

（四）Milltex切紙機(jī)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(jī)和牽引電機(jī)外，還要對控制板進(jìn)行設(shè)計(jì)。所有的工作都是遠(yuǎn)程控制。為Milltex切紙機(jī)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(jī)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(jī)和傳輸數(shù)據(jù)都使用通訊電纜進(jìn)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(jìn)行設(shè)置和顯示的過程中，還要通過通訊接口進(jìn)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(bào)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(jìn)行冗余設(shè)計(jì)時要根據(jù)控制過程的復(fù)雜情況與規(guī)模進(jìn)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(yùn)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(qiáng)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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