【正文】 付輥 第一壓榨部 第二壓榨部 第三壓榨部 烘干部 壓光部 卷紙機(jī) 一般工業(yè)用紙（如羊皮紙） 8991 9495 9798 100 書寫紙和印刷紙等 9697 100 13 (2)為了適應(yīng)紙機(jī)生產(chǎn)不同品種、不同定量的紙張，要求紙機(jī)有較寬的調(diào)速范圍，一般情況下設(shè)定調(diào)速的范圍為：專用造紙機(jī) (如新聞紙 )的調(diào)速范圍是 l： ()、生產(chǎn)印刷紙和書寫紙的紙機(jī)的調(diào)速范圍是 l： 生產(chǎn)工業(yè)用紙及高級(jí)紙的紙機(jī)的調(diào)速范圍是1:(810)，則就可以較好的滿足紙機(jī)生產(chǎn)不同品種、不同定量的紙張的要求。通常，把按照正常生產(chǎn)運(yùn)行條件下調(diào)整好的各分部車速對(duì)紙機(jī)干部的卷紙機(jī)或烘干部的車速的比值即是所謂的速比 [43]。 圖 23 4400／ 600紙機(jī)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)物圖 11 紙機(jī)的種類不同，其所需要配置的傳動(dòng)參數(shù)也就不同，這里結(jié)合紙機(jī)的具體工藝流程及實(shí)際生產(chǎn)情況，上文所述項(xiàng)目中的 4400／ 600紙機(jī)所需要控制的 主要傳動(dòng)點(diǎn)其基本配置參數(shù)如表 22所示 [41]: 表 22 4400／ 600紙機(jī)的基本主傳動(dòng)配置參數(shù) 序號(hào) 傳動(dòng)點(diǎn)部位 所配電機(jī)功率 /Kw 傳動(dòng)點(diǎn)數(shù)量 備注 1 面網(wǎng)付輥 132 1 符合分配 從 2 面網(wǎng) 復(fù)合輥 75 1 符合分配 主 3 芯網(wǎng) 驅(qū)動(dòng)輥 160 1 符合分配 主 4 芯網(wǎng)復(fù)合輥 110 1 符合分配 從 5 底網(wǎng)助動(dòng)輥 45 1 負(fù)荷分配 主 6 真空付輥 315 1 負(fù)荷 分配 從 7 底網(wǎng)驅(qū)動(dòng)輥 355 1 負(fù)荷 分配 主 8 真空吸移輥 55 2 負(fù)荷 分配 從 9 大 壓榨輥 132 4 負(fù)荷 分配 主 10 第 1組烘缸 160 1 分部傳動(dòng) 11 第 3組烘缸 360 2 分部傳動(dòng) 12 第 4組烘缸 160 1 分部傳動(dòng) 13 施膠機(jī) 45 2 分部傳動(dòng)點(diǎn)張控制 14 主壓上輥 200 1 負(fù)荷分配 主 15 主壓下輥 200 1 負(fù)荷分配 從 16 水平圓筒卷紙機(jī) 75 1 分部傳動(dòng)點(diǎn)張控制 17 引紙輥助動(dòng) 4 6 分部傳動(dòng)點(diǎn)張控制 18 卷紙輥助動(dòng) 1 分部傳動(dòng)點(diǎn)張控制 19 引紙繩傳動(dòng) 22 2 分部傳動(dòng)點(diǎn)張控制 紙機(jī)對(duì)控制 系統(tǒng)的要求 在如今倡導(dǎo)追求綠色節(jié)能可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)大背景下，人們對(duì)紙機(jī)性價(jià)比的要求及 12 其智能化生產(chǎn)的要求也越來越高，現(xiàn)如今所設(shè)計(jì)的紙機(jī)的電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)與以往相比有較大區(qū)別，大多數(shù)都在研究設(shè)計(jì)并采用具有全數(shù)字信號(hào)通訊控制的現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)，整個(gè)紙機(jī)生產(chǎn)線的控制通過上位機(jī)或現(xiàn)場(chǎng)的操作面板就可以集中或部分的去控制各個(gè)生產(chǎn)流程，逐步實(shí)現(xiàn)了無人現(xiàn)場(chǎng)操作化的現(xiàn)代工廠，推動(dòng)了造紙工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)水平的發(fā)展邁向了新的階段。 紙機(jī)的技術(shù)參數(shù) 本章首先介紹接制動(dòng)器試驗(yàn)臺(tái)制動(dòng)原理，分析了實(shí)車制動(dòng)的受力狀態(tài)，以及試驗(yàn)臺(tái)的組成，并對(duì)其采用技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，著重介紹了電流驅(qū)動(dòng)技術(shù)，為后面章節(jié)建立電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力電流可觀測(cè)的數(shù)學(xué)模型的試驗(yàn)、仿真以及控制方法改進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。 (m／ min)]） 備注 長(zhǎng)網(wǎng)部 普通壓榨輥 真空壓榨輥 光澤壓榨輥 烘干部 壓光部 輥數(shù) 8時(shí) 滾筒式卷紙機(jī) 新聞紙或印刷紙等 牛皮紙 10 一般而言，干燥部的功率消耗占造紙機(jī)全部功率的 25％ 40％，而伏輥和壓光機(jī)則各占 12％ 17％。 (m／ min)]； b 一 紙機(jī)的幅門寬度 (m)： v 一 紙機(jī)的車速 (m／ min)： 紙機(jī)各分部的平均單位功率耗用指標(biāo) K可參考表 21。 紙機(jī)功率的計(jì)算 紙機(jī)的功率消耗主要是指在實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中所有傳動(dòng)裝置的輸入功率在單位時(shí)間內(nèi)用于克服軸承間輥筒之間的滾動(dòng)摩擦以及刮刀對(duì)輥面和烘缸表面的摩擦等所耗的功率。據(jù)此，紙機(jī)的整個(gè)傳動(dòng)控制系統(tǒng)要采用基于現(xiàn)場(chǎng)總線的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，就可以進(jìn)一步的達(dá)到紙機(jī)整體電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的要求，更好地確保了紙機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性與動(dòng)態(tài)性能 [43]。 卷紙部 :該部將成品的紙張卷成規(guī)定的紙卷，近幾年所投產(chǎn)的具備輥庫(kù)設(shè)備的卷紙 8 機(jī)不但具有自動(dòng)換輥的功能，而且還具有對(duì)紙機(jī)的張力控制及其所產(chǎn)紙張的長(zhǎng)度顯示的功能，尤其還可以通過其輔助的控制部分多方式的控制去實(shí)現(xiàn)紙機(jī)的單動(dòng)、聯(lián)動(dòng)等控制，在卷紙機(jī)生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)其轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式如下 [11]： 22 16 0 6 022vvn r vtr? ?? ?????? （ 21） 式中： n 一 卷紙機(jī)的轉(zhuǎn)速 (r／ min)； v 一 紙張幅度的運(yùn)行速度 (m／ min)； ? 一 紙張的厚度 (m)； 1r 、 2r 一卷紙輥的始、末半徑 (m)。 壓光部 :該部主要是用輥?zhàn)舆M(jìn)行碾壓，目的是為了獲得光滑的印刷表面。 涂布部 :紙機(jī)的涂布部是干部的重要組成部分也稱作施膠部，其主要作用是在原紙的表面涂上一定量配比的涂料，以提高紙張的外觀或使用特性。 后壓榨 卷紙機(jī)壓光機(jī)后干燥前干燥壓榨網(wǎng)部 圖 22紙機(jī)工藝的流程圖 2 壓榨部 :紙機(jī)的壓榨部的主要是對(duì)紙張進(jìn)行固結(jié)成形以及脫水，提高紙張的疏密強(qiáng)度與表面的光滑度，可看作是從網(wǎng)部開始脫水過程的延伸，其主要流程是紙幅從成形部傳遞，并在毛毯上受壓脫水，使紙幅固結(jié)。 漿板白水白水 濕損紙濕損紙干損紙干損紙干損紙紙機(jī)干部系統(tǒng)漿料準(zhǔn)備系統(tǒng)紙機(jī)濕補(bǔ)系統(tǒng)排放回用填料白水回收系統(tǒng)損紙回收系統(tǒng)成品分切卷取壓光干燥壓榨部付輥網(wǎng)部流送系統(tǒng)混漿磨漿漿料初步進(jìn)化碎漿 圖 21造紙工藝流程圖 1 7 網(wǎng)部 :該部是紙頁(yè)成形部位，其原理是通過逐步增大的真空脫水作用，使流漿在網(wǎng)部成形。 (2)紙機(jī)濕部 上漿系統(tǒng) :指沖漿泵循環(huán)回路，在此系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行計(jì)量、稀釋，混入助劑，并在網(wǎng)前對(duì)漿料進(jìn)行篩選、凈化、脫氣，進(jìn)入流漿箱，其范圍指從紙機(jī)儲(chǔ)漿槽至流漿箱，該系統(tǒng)中沖漿泵是動(dòng)力源，它混合漿料和白水，使?jié){料經(jīng)過篩漿機(jī)去除大雜志、大塊纖維，再 6 用除砂器去除細(xì)小物質(zhì)后，進(jìn)行脫氣，經(jīng)壓力篩后進(jìn)入流漿箱。 磨漿 :磨漿或打漿的作用是為了通過回轉(zhuǎn)刀片的機(jī)械作用改變紙漿的纖維狀態(tài)，使其達(dá)到抄紙配料所需最佳狀態(tài)，使用的設(shè)備通常是磨盤。 漿料的凈化 :漿料凈化主要是去除漿料的重質(zhì)雜質(zhì)和輕質(zhì)雜質(zhì)。 碎漿 :通常使用水力碎漿機(jī)將成品漿 (如槳板 )分散在水中形成泥漿或懸浮液。 (1)漿料準(zhǔn)備 漿料準(zhǔn)備是制漿廠與紙機(jī)之間的分界，對(duì)于漿紙聯(lián)合工廠，漿料準(zhǔn)備始于濃漿稀釋，終于混漿。成漿池中的漿料通過上漿流送系統(tǒng)輸送到紙機(jī)的流漿箱，再經(jīng)過紙機(jī)的網(wǎng)部、壓榨部、干燥部及壓光部后，紙漿被制成原紙，又經(jīng)過機(jī)外涂布部和復(fù)卷機(jī)的加工，原紙被加工成成品紙。 5 2 紙機(jī)工藝概述及對(duì)控制系統(tǒng)的要求 紙機(jī)生產(chǎn)工藝的介紹 紙機(jī)是一個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜的聯(lián)動(dòng)機(jī)械機(jī)組，其主要設(shè)備可分為干部和濕部?jī)纱蟛糠?，有時(shí)根據(jù)某些紙種生產(chǎn)工藝的要求還需要配置施膠壓榨、半干壓光、機(jī)內(nèi)涂布以及其他輔助系統(tǒng)單元 [13]。對(duì)于紙機(jī)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)其 主要的難點(diǎn)可歸結(jié)為：高穩(wěn)定性和可靠性是整個(gè)紙機(jī)控制系統(tǒng)的重要控制技術(shù)指標(biāo)也是其控制的難點(diǎn)；如何有效的去實(shí)現(xiàn)紙機(jī)整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)所需的大量數(shù)據(jù)的高速通信及其控制；在紙機(jī)高速運(yùn)行生產(chǎn)時(shí)，針對(duì)負(fù)荷分配和張力所控制對(duì)象的非線性和耦合性如何去有效地實(shí)施控制；如何消除變頻器和整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)的的通信易受外界環(huán)境的干擾而引起的整個(gè)控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定 [9] [10][11][12]。目前，僅有一些特種紙 (比如纖維 )受其生產(chǎn)工藝與當(dāng)今技術(shù)水平的影響外，其他紙機(jī)的生產(chǎn)均已在高速化、寬幅化等技術(shù)方面取得了較大的進(jìn)步且?guī)砹艘欢ǖ男б?，與此同時(shí)，人們對(duì)紙機(jī)的生產(chǎn)工藝及其機(jī)械制造、自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)等方面的要求也越來越高，尤其是操作人員對(duì)在紙機(jī)生產(chǎn)時(shí)所要求的能夠采取便捷操作等技術(shù)方面的實(shí)時(shí)監(jiān)控的要求 [6][7][8]。所以總的來說，我國(guó)整個(gè)造紙工業(yè) 技術(shù)的發(fā)展得到了很大的進(jìn)步，但相對(duì)于國(guó)外的紙機(jī)，國(guó)產(chǎn)紙機(jī)在速度及對(duì)其控制的精度和自動(dòng)化程度都還存在一定的差距，所以要提高整個(gè)民族造紙工業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平，不但要順應(yīng)國(guó)際化市場(chǎng)的形式及發(fā)展，還要繼續(xù)加大對(duì)紙機(jī)控制系統(tǒng)性能的研究與應(yīng)用。近幾年國(guó)外的一般紙機(jī)的技術(shù)指標(biāo)可以達(dá)到幅寬為 10m、車速為 2315m/min，最近上線投產(chǎn)的衛(wèi)生紙機(jī)可達(dá)到 2650m/min的車速，浙江富陽造紙工業(yè)基地的大部分高強(qiáng)度瓦楞紙機(jī)的車速也達(dá)到了 1700m/min，且這些紙機(jī)的產(chǎn)能大多一般為 1500t/D以上 [5]。國(guó)內(nèi)的電氣傳動(dòng)公司大多都采用西門子、 ABB、歐姆龍、貝加萊等知名公司的產(chǎn)品，近些年，國(guó)產(chǎn)和利時(shí)公司的產(chǎn)品也在造紙行業(yè)得到 3 了迅猛的發(fā)展，并搶占了一部分國(guó)內(nèi)外的紙機(jī)市場(chǎng)。近幾年，雖然我國(guó)的造紙工業(yè)技術(shù)水平得到了很大提高，但是國(guó)外的相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)品 (如美國(guó)和德國(guó) )仍然占據(jù)著我國(guó)造紙行業(yè)的大部分市場(chǎng)份額 [3]。 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 隨著機(jī)械制造業(yè)、電力電子技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)紙機(jī)控制系統(tǒng)的性價(jià)比要求也日益提高，國(guó)內(nèi)外相關(guān)公司為了占據(jù)更大的市場(chǎng)及贏取更大的利潤(rùn)，都在掙先研究設(shè)計(jì)新產(chǎn)品并改善傳統(tǒng)的產(chǎn)品，使其產(chǎn) 品的控制性能更加成熟與完善且可靠性精度更高。目前我國(guó)造紙工業(yè)的技術(shù)與國(guó)外相比仍相對(duì)落后，大多數(shù)紙機(jī)的車速在 300m／ min，其部分紙機(jī)的控制系統(tǒng)也多為開環(huán)式的控制結(jié)構(gòu)，車速為 300m/min～ 550m／ min的中速紙機(jī)在正常生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)常出現(xiàn)速度波動(dòng)、斷紙等不良現(xiàn)象，造成資源的浪費(fèi)與經(jīng)濟(jì)的損失，而車速在 600m／ min以上的紙機(jī)則主要依賴進(jìn)口，因此每年導(dǎo)致大量的資金流向國(guó)外。目前，我國(guó)仍處于并將長(zhǎng)期處于工業(yè)化和城鎮(zhèn)化迅速發(fā)展階段，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的收入也在逐步提高，人們的消費(fèi)結(jié)構(gòu)模式也在不斷升級(jí)，所以給我國(guó)造紙工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了很大空間，也為改善 舊 技術(shù)及采用新技術(shù)、提高生產(chǎn)效率創(chuàng)造了有利的條件，同時(shí)也促使了落后產(chǎn)能的淘汰，加快了我國(guó)造紙工業(yè)發(fā)展 2 方式的轉(zhuǎn)變與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。 選題背景與研究意義 造紙工業(yè)的發(fā)展直接關(guān)系整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在現(xiàn)代社會(huì)對(duì)各類紙張的消費(fèi)水平在某種程度上標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的文明程度。與國(guó)際先進(jìn)造紙工業(yè)發(fā)展水平相比，存在如下主要問題：纖維原料中木材的比重很小，現(xiàn)有木材沒有得到充分的合理利用；原材料及能耗消耗偏高；企業(yè)規(guī)模較小，對(duì)生產(chǎn)管理和對(duì)“三廢 的治理帶來很大的困難；技術(shù)裝備扔較 落后，機(jī)械化、自動(dòng)化水平不高，勞動(dòng)生產(chǎn)率較低。造紙工業(yè)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家已成為重要的國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱 產(chǎn)業(yè)，在我國(guó)隨著科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)力的不斷發(fā)展與進(jìn)步，國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民的生活水平也得到了很大地提高，進(jìn)而造紙業(yè)的發(fā)展也顯得非常重要。 所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)經(jīng)過在實(shí)際生產(chǎn)中的投入運(yùn)行，紙機(jī)的車速得到了進(jìn)一步的提高，滿足了紙機(jī)對(duì)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)要求，且具有較高的穩(wěn)定性和可靠性，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率及效益，促進(jìn)了造紙工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的 發(fā)展水平，所以該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究的成果具有在工業(yè)應(yīng)用中大力推廣的價(jià)值。據(jù)此，本文結(jié)合紙機(jī)的生產(chǎn)工藝及其工作過程分析了紙機(jī)對(duì)其電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，并按照對(duì)控制系統(tǒng)的要求分析研究了各分部的控制原理得出相應(yīng)的控制方案。摘要 造紙工業(yè)的發(fā)展直接關(guān)系整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在現(xiàn)代社會(huì)對(duì)各類紙張的消費(fèi)水平在某種程度上標(biāo)志著一個(gè)國(guó)家的文明程度。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)各類紙的消費(fèi)需求越來越大，進(jìn)而對(duì)紙機(jī)的自動(dòng)化控制要求也越來越高。 本文采用國(guó)內(nèi)外較成熟的總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，即三級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)，變頻器與電機(jī)等相關(guān)的控制設(shè)備構(gòu)成第一控制級(jí)，通過 ProfibusDP與整 個(gè)控制系統(tǒng)的核心單元也就是第二控制級(jí) PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信， PLC不僅可以通過 ProfibusDP與現(xiàn)場(chǎng)的操作面板進(jìn)行數(shù)據(jù)通信以達(dá)到實(shí)時(shí)控制的作用，而且又能通過高速的工業(yè)以太網(wǎng)與第三控制級(jí)即上位機(jī)管理操作控制室進(jìn)行連接，最后設(shè)計(jì)了基于現(xiàn)場(chǎng)總線的紙機(jī)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)解決了紙機(jī)整體復(fù)雜的控制系統(tǒng)難以控制的問題。 關(guān)鍵詞 :現(xiàn)場(chǎng)總線 ； 變頻器 ； ProfibusDP； PLC 2 ABSTRACT The paper industry is closely linked with national economic development and social civilization． The paper and paperboard consumption level is a measurement of one of the important symbol of the degree of modernization and civilization of a country． With the development of national economy and the improve of people’s living standards， pe