基于PLC的制浆造纸质量优化控制措施.pdf

摘要：传统纸浆生产使用单项控制，纸浆中存在大量杂质，直接影响了最后的成品纸粗糙度和质量。为解决这一问题，需要充分利用PLC技术，发挥现代工业技术优势。本文以PLC控制技术在造纸作业中的技术价值出发，利用模型的方法完成各种数据管理，通过优化原料、作业步骤，提高工程质量，探索制浆造纸质量控制管理方式，对造纸流程进行优化，最优控制造纸质量。关键词：PLC技术；制浆造纸；程序设计Abstract:Single control measures are used in traditional pulp production.Due to the large amount of impurities in the pulp,the roughness and quality of the final finished paper are directly affected.In order to solve this problem,it is necessary to make full use of PLC technology and give full play to the advantages of modern industrial technology.Based on the technical value of PLC control technology in papermaking,this paper uses the model method to complete various data management.By optimizing raw materials and operation steps,the project quality is improved,the quality control mode of pulping and papermaking is explored,and the quality of papermaking control is optimized.Key words:PLC technology;pulping and papermaking;program design基于PLC的制浆造纸质量优化控制措施 孙曰平 张玉全 刘海科（日照华泰纸业有限公司，山东莒县276500）Optimized Control Measures of Pulping and Papermaking Based on PLC Technology Sun Yueping,Zhang Yuquan,Liu Haike(Rizhao Huatai Paper Co.,Ltd.,Juxian County,Shandong 276500,China)孙曰平 先生公司党委书记、董事长，山东省轻工业科学技术进步奖获得者、山东省优秀质量管理工作者、全省轻工行业安全生产先进个人。生产实践PRoDUcTion中图分类号：TS736文献标志码：B 文章编号：1007-9211(2023)14-0052-0452第44卷第14期 2023年7月410PL C。控制系统中冗余服务器便利着操作人员控制和管理客户机组态、服务器与PL C。配合We b服务器发布能耗、产量数据，实时掌握造纸生产情况。应用以太网，提高生产安全性与稳定性。2.2近红外光谱获取纸浆数据造纸作业的时候，为了充分发挥工艺技术优势与作用，需要使用合乎标准与规范的原材料。原材料管理时近红外光谱能够发挥很大作用，让生产人员准确了解纸浆作业过程中的原材料状况。使用化学计量学办法构建红外模型，在生产中使用该模型就能很好地控制纸张的品质。在制浆造纸的时候主要仪器设备为高速万能粉碎机，选取合适样本，并按照规范操作掌握样本化学成分，包括材料质量和生产要求是否匹配，内容为：首先检测的内容是原材料比如木粉的烘干质量、恒重质量与含水量情况等。之后测定氢氧化钠含量、纸浆抽出物含量、木质素含量、纤维素含量。使用计算公式获知苯醇抽出物的具体含量。公式为：Q1c2c1/c3(1s)100%，公式中的s为木粉含水量，c1、c2、c3为材料恒重。光谱分析与处理数据时候使用M atlab8.0，该软件可以将数据加载到近红外光谱模型，创建模型后进行数据计算。对试剂溶液的浓度、体积进行检测，测定转移规格、仪器设备规格和木粉质量。用公式对原材料聚戊糖含量进行计算，使用数据处理软件与光谱分析法掌握纸张成品近红外光谱，使用标准化数据创建模型。在创建模型的时候如果PRESS是最小值，意味着制浆造纸的成本数据是最佳的。之后使用模型测定以上数据，将反馈结果当作依据判断纸品合格与否。如果测定结果不符合标准，需要测定系数成本，以测试结果对工艺流程进行改进和调整，保障最后的纸品质量。2.3合理优化生产参数在控制制浆造纸品质的时候，不仅要对原料的成分含量情况展开严格监管，同时也要加强速度链管控，合理分配负荷，用可行科学的方式保障管控效果。使用速度链控制技术，完成设备的有效管理，依靠传动点传从当前造纸行业技术发展来看，唯有不断优化制造工艺，才能为人们提供更优质的纸张。在科技力量的带动下，如今造纸业迎来巨大挑战与机遇，唯有牢牢把握机遇才能立于不败之地。1 造纸工艺中的PLC控制技术1.1PLC控制技术最初PL C的使用范围比较狭小，大多用于控制系统开关量。伴随着科技进步，如今PL C技术实现了整体升级，功能越来越丰富，安全性越来越突出，渐渐成为工厂生产中最常用的技术手段之一，是重要控制系统。造纸行业对PLC技术的使用，主要用于生产流程的控制。依靠可靠的系统功能与强大的抗干扰能力，保障造纸能力。PL C控制系统中最核心的部分是变频器1，其构成为三相全波整流电路。整流外部电流的同时，将电流送入逆变器，之后使用半导体开关整合，变成三相桥式电路。1.2造纸控制技术在造纸工作中控制系统是最重要的部分之一。不同控制系统有着不同运行能力2。为了顺利完成纸张的生产，需要了解不同系统运行能力规律与差异，更好地控制速度链。在使用造纸设备时，通过设备编码器码盘可以了解设备传动点速度。根据设备运行速度对传动点速度进行计算，确认下一传动点线速度3。因为造纸设备为非线性运行速度，所以下一传动点速度推算非常困难，只能不断微调，用最合适的速度生产。在造纸时需要经历众多环节，包括压榨纸张、压光以及成型，在具体操作的时候需要使用很多电动机设备，各设备辊子速度必须保持协调，应用PL C系统合理分配电机负荷，以防出现过压或是过流问题。2 PLC制浆造纸质量控制办法2.1案例基本信息实践中使用西门子公司S7-400PLC系统，该控制系统为双冗余双环网服务器，上层终端总线环网的构成为O S客户机与服务器，下层控制系统环网为服务器与生产实践PRoDUcTion53第44卷第14期 2023年7月送纸张，可以顺利开展制浆造纸作业。在生产中需要严格控制相邻传动点，获取恒定张力。使用PL C技术与数字速度链，创建速度链结构。如图1所示。设计控制链的时候每个传动点都必须准确标出，需保障变频器地址与标高统一，将其作为速度链主节点。设定造纸设备电机转速时，应当用微调方式，不可以一次调整过多。需要先确定第一个点的速度，之后将第一个点初速度作为第二个点的给定值。设计期间还要根据湿法造纸工艺流程，使用网布转换纸浆，将其变成纸幅，之后对其进行压榨，使用烘干技术将纸张拉长，目的是将多余水分去除，使纸张自然收缩，提高纸张密度和质量。造纸机作业时候各部分运转速度不一样，彼此有着一定比例关系，可以用下述公式进行描述：PiVi+1/Vi以及Vi+1Vi(1+Pi)。上述公式都能用于造纸机各分部速度比例描述。Vi+1为最后传送点线速度，Vi是i传动点线速度，Pi是i+1传动点和i传动点的速度比值。按照上述公式，使用PLC控制技术创建交叉耦合同步控制结构，以实际转速差与给定值。在电动机中安装PL C控制器，必须保障电动机与PL C控制器的适配性。在电动机出现负载变动的时候，电动机会出现转速变化，此时交叉耦合同步控制结构就能发挥巨大作用，获得电动机速度差。控制系统能够将速度差传送回PLC控制器，利用PL C控制系统对数据进行判断与分析，发出专门的指令完成电动机转速控制。PLC功能非常强大，单靠速度链的方式进行控制一般无法最大化PLC技术价值，所以还要配合使用负荷分配办法，保障负荷分配合理性，采用双向优化的办法完成制浆造纸工作，有效控制生产设备的转速。应做到电机负荷率与负荷分配一致，所有电机设备的负荷都要按照负荷率情况进行合理分配，参考电机的额定功率、实际功率与数量，用公式的方法对电机负载率进行计算，了解电机作业时候的准确负荷。另外还要用转矩作为负荷分配参数参考，使用变频器的转矩对设备出力大小、方向进行测定，使用公式完成转矩负荷计算。将上述测定数据作为参照点，对生产方式与流程进行优化，保障纸张设备生产质量。2.4打浆作业流程优化科学控制造纸作业的工艺与原材料成分可以实现打浆过程的充分优化，确保造纸作业有效性与工艺稳定性。打浆的时候涉及很多的参数指标，如盘磨机功率、电机负载、浆液浓度、作业温度等。当打浆作业中的参数指标与规定数值不符的时候，就会影响打浆质量，无法保障纸张品质。在打浆的时候，需要转移与传递能量，生产期间能量控制是非常重要的步骤。在具体操作的时候需要科学控制恒功率，必须安排理论知识基础扎实且有着丰富实操作业经验的技术人员，根据生产要求选择合适的工艺规范，控制系统中必须配置PL C控制器，根据规定标准做盘磨机功率设定，不可以让磨盘出现过大或是过小的间隙。除此之外打浆能耗的管控也是非常重要的工作内容。当纸浆温度过高或是过低的时候都有可能会破坏纸品质量。纸浆温升携带打浆过程做功信息，将机械能变为热能4。控制打浆能耗的时候，需要技术员合理设置温差，做好参数调整，发挥PL C控制器作用，以防磨盘出现不合理的间隙，让盘磨机能够一直保持安全、稳定运行状态。如果在作业过程中，发生生产计划调整情况，设备恒功率和温度值都是需要调整的内容。此外对比能耗管控也是工作中的重点事项。在纸浆出现流量以及浓度变化的时候，会出现造纸比能耗波动问题。此时需要技术员根据情况做打浆功率的合理设定，让造纸作业保持恒定与稳定。设比能耗SEC，打浆图1 速度链结构生产实践PRoDUcTion54第44卷第14期 2023年7月功率为：UL0N0SECWno-load。L0为出浆量，N0为出浆浓度，Wn o-lo a d是盘磨机空载情况下的负荷水平。之后使用红外模型测量各种数据参数，使用作业时候的盘磨机空载情况、纸浆出浆浓度、纸浆出浆流量和具体的公式对打浆总功率进行计算。做好参数的合理设置，高质高效地生产纸浆和纸品。2.5加强纸张水分管控对于纸张生产来说，影响因素最为突出的就是纸张中的含水量。为了实现制浆造纸效果的有效控制，纸张水分管控是非常重要的工作内容。制浆造纸的时候，水分调节、纸张定量控制具备大惯性、强耦合、非线性特点。过去造纸厂在生产纸张的时候，所用传统工艺很难有效控制纸张水分。为了应对这种局面，需要使用现代化工艺手段。P L C控制技术是科学、先进的办法，在纸张水分、定量的管控中有着很好的效果。生产中依靠PL C技术，管控纸张生产线中的操作站、工程师站。创建主站、从站，使用网络通信技术手段与设备，包括关键机械部件、传感器、PL C控制器等设备，联合应用水分变送器、定量变送器以及扫描架，在线监测纸浆、纸品的生产状况。使用计算机技术计算信息数据掌握定量水分状况，之后用定量阀进行纸张绝干定量控制，控制水分时候使用烘缸蒸汽压力。收稿日期:2023-05-043 结语在时代推进中，人们对纸品质量的要求越来越高。过去制浆造纸技术虽然也能使用，但时代在进步，人们的要求在更新，所以传统工艺手段渐渐无法满足人们需要以及造纸行业可持续发展追求。为了应对这一挑战，需要重视高新技术使用。PLC技术是现代工艺的代表，具备极强的控制能力。制浆造纸作业的时候使用该技术，能够创建管控造纸作业质量的模型，根据模型调整速度链负荷分配方法与速度，用自动化、智能化的流程进行纸张生产，最优控制与管理制浆造纸作业。参考文献1王帅,许伟.机器人第七轴控制系统设计研究J.智能制造,2023(2):53-55+79.2李利娟.基于PLC的送料机械手控制系统设计J.中国设备工程,2023(7):138-141.3祁学鹏,任继明.PLC与工业机器人监控系统设计J.福建电脑,2023,39(4):90-94.4王光玉.基于PLC的机械手控制系统设计J.中国设备工程,2022(23):130-133.生产实践PRoDUcTion著作权说明在信息时代，为加快知识传播速度、扩大受众群体、提高本刊和作者的知名度和影响力，本刊已许可中国学术期刊（光盘版）电子杂志社、万方数据股份有限公司、重庆维普资讯有限公司、华艺数位股份有限公司、博看网等分别在中国知网及其系列数据库、万方数据-数字化期刊群及其中国核心期刊（遴选）数据库、维普网及其中文科技期刊数据库、Airiti Library华艺线上图书馆等产品中，以数字化方式复制、汇编、发行、信息网络传播本刊全文或重点内容。本社著作权使用费与本刊稿酬一并支付。特此说明。中华纸业杂志社2022年5月6日55第44卷第14期 2023年7月