高速纸机自动化控制的研发与集成

高速纸机自动化控制的研发与集成

白云飞

河南省江河纸业有限责任公司河南焦作454950

内容摘要：纸机的大型化、高速化、自动化带来的规模化生产将显著提高生产效率和经济效益，是造纸行业发展的必然方向。这对纸机装备的设计、制造和工艺条件，特别对控制技术，提出了更高更新的要求。

关键词：过程集散控制系统（DCS+MCS）；电气传动控制-DS系统；智断纸能马达控制系统(MCC)；质量控制系统（QCS）；纸病检测系统（WIS）；断纸检测分析系统(WMS)

R & D and integration of high-speed paper machine automation control

Bai Yun Fei

Henan Province Jianghe Paper Co., Ltd. Jiaozuo Henan 454950 Summary :Papermaking machine large, high-speed, automated large-scale production will significantly improve production efficiency and economic benefits, That will be Inevitable trend of development of paper industry. Machine and equipment design, manufacturing and process conditions, in particular, the control technology proposed higher update request.

Keyword:Distributed control system; Motor control system;Electric drive control;Motor control center; Quality control system; Windows intelligent system; Paper machine condition monitoring and analysis system

高速造纸机生产系统全套高端自动化控制的关键技术主要有：在高速宽幅条件下的高端过程集散控制系统（DCS+MCS）；高速造纸机的电气传动控制-DS系统,智能马达控制系统(MCC)；在线质量控制系统（QCS）；纸病检测系统（WIS）；断纸检测分析系统(WMS)等。

（1） 高速造纸机高端过程集散控制系统（DCS ＋MCS ）

高速纸机的高端过程集散控制系统实现整个造纸工艺的高度自动化，满足高稳定性、高可靠性、高环境适应性、高智能化要求。纸机上一套完整的过程控制系统将包含配浆的控制，上浆系统，白水系统的控制，真空系统的控制、损纸系统的控制，蒸汽冷凝水系统的控制，暖通系统的控制，施胶机上料站的控制，涂料制备的控制等。

高速造纸机的DCS 控制系统对物理量的控制大体包括盘磨机的恒能耗控制，流浆箱的流速，浆网速比和压力的控制、润滑油循环的控制、压榨部线压力的控制、网部的摇振和移动喷水的控制、网和毛毯的纠偏控制、断纸系统的检测及联锁控制，压光机的热油控制，靴辊，中心辊及压榨部的润滑液压控制，施胶机，压光机，卷纸机的液压及气动系统控制等。

DCS 控制系统结构如图示：

DCS 控制系统包括三大部分：带I/O 接口的控制器、通讯网络和Ethernet 10Base-T 智能MCC 室&REMO TE I/O 涂料 操作台 抄纸 操作台 DCS 控制柜室 至办公区域 抄纸 操作台 抄纸 操作台 打浆 操作台 打浆 操作台 Ethernet 10Base-T OR PROFIBUS DP

人机界面。人机界面不但有为操作人员设的操作站、还要有工程师站和历史站。控制器I/O模块和现场仪表相联接，一般装配在DCS控制柜内。操作站在主操作室内，通讯电缆把这两部分联成系统。所以DCS系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，在从上到下的树状拓扑大系统中，通讯(Communication)是关健，综合集成计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便等。

在高速造纸机高端过程集散控制系统（DCS＋MCS）中，重点研究以下几个方面。

A.盘式磨浆机的恒能耗控制技术

该控制系统硬件部分主要由电磁流量计，浓度变送器，功率传感器，DCS控制系统，液压进退刀装置组成。

软件部分有盘式磨浆机控制专用软件包，具有准确的恒能耗计算控制功能，以及浓度，流量检测补偿功能，有恒功能输出控制模式和恒能耗控制模式可选择，并有完善的自诊断界面。

B.全自动配浆控制技术

全自动配浆控制系统，主控制器为打浆DCS系统的处理器，利用其I/O接口组件，和现场各种配浆的浆管上安装双频电磁流量计，外旋式浓度变送器，相应的流量自动调节阀等自控设备和连接，组成一套完整的控制系统。

C.靴式宽区压榨控制技术

靴式宽区压榨控制部分，在硬件上，装配有检测靴套移动的涡流式位移传感器，靴套动作的小型液压缸，靴套与靴板间润滑油的流量检测开关和压力传感器，靴板加载的活塞油缸，PT100温度传感器等自控装置，和靴辊的油站控制系统一起，通过DCS控制系统的I/O接

口模块，利用DCS强大的调节功能，来加以控制，满足生产需要。

D.无绳引纸控制技术

高速纸机的引纸过程，分为三段控制，a、从压榨到前干尾部。b、从前干尾部到后干尾部。C、从后干尾部到卷取。

从压榨部到前干尾部的引纸系统主要设备部分包括：湿部的可移动高压引纸水针，引纸头切刀，真空引纸传送带，烘干部的真空缸，纸幅稳定器及刮刀背上的引纸吹风管等。

自控部分主要为引纸控制软件。

通过各种吹风电磁阀，配合断纸检测系统的断纸报警，由引纸系统专用软件自动完成一系列的引纸程序。

其他二段控制类同。

E.卷纸机的自动换卷控制技术

组成部分有液压组件及油站系统，机架上的非接触式位置感应开关，检测一次臂转动和二次臂转动的角度传感器等，现场安装大屏幕人机界面，配以完善的全自动卷纸机专用控制软件包，完善的自诊断功能，专用的手动维护操作模式，让卷纸机能高效的运行。

专用的控制软件包控制功能包括：储轴架控制，下降臂的控制，锁紧器的控制，一次臂的控制，鹅颈换卷的控制，二次臂的控制，制动器的控制。

（2）高速造纸机的电气传动控制-DS系统

由于高速纸机在1200～1500米/分的高速下运行，电气传动各部分的匹配精度，要比一般造纸机高一个数量级。所以高速纸机电气传动控制的合理配置，是纸机稳定运行的基本前提。由于运行车速比较高、纸页单位时间产生的纵向伸缩比就很大，这就对传动控制系统提出了更高的要求，整个系统不仅要做到快速响应、高精确、稳定可靠地运行，并且必须具备很好的矢量控制功能和惯量补偿功能。