CN113882184A - 造纸机绝干定量自动控制方法 - Google Patents
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Abstract
造纸机绝干定量自动控制方法，先编写出浆料流量方程式并写进PLC编程控制器；纸机车速、仪表的检测数据传输到模拟量采集模块，经CPU发送到触摸显示屏，人工在触摸屏上输入修正系数与水分数据和定量目标值，CPU运算出流量目标值，运算结果通过输出模块发送到电动执行机构，自动调整电动浆料阀控制流量，控制纸张绝干定量；系统闭环运算控制过程中可及时纠正实控流量与目标流量差异，提高控制精度。本发明实现了纸机绝干定量连续自动监测、控制，解决了DCS系统在中低速、定量调节范围大的纸机应用中系统响应延迟、产品合格率低的问题，提高了纸机运行效率和产品合格率，降低综合能耗和设备成本，避免了放射源泄漏的安全事故。
Description
技术领域
本发明涉及造纸生产过程定量自动控制，特别涉及纸页定量要求调整范围较宽、纸机车速调整幅度较大的中、低速造纸机绝干定量自动控制的技术。
背景技术
传统的造纸生产过程定量控制是依靠人工调整手动浆料阀来控制纸浆流量，以达到控制定量的目标。现代高速造纸机的生产过程定量控制是依靠DCS系统+扫描架和执行机构来进行定量自动检测及自动控制。上述的两种定量控制方式存在下列的问题：
①传统的人工手动调整定量方式的最大不足之处是绝干定量值偏差较大且很不稳定，经常要撕纸取样，不断地人工调整阀门开度，以使绝干定量符合目标值，工人劳动强度较大，产品质量不稳定。
②DCS自动控制系统（如图2），该系统中扫描架（Kr85放射源）是关键传感器，扫描架连续发射出的β射线穿透纸张来完成一系列的自动检测控制，该系统调整迅速、稳定、定量偏差较小，成纸的厚度、紧度、水分都会对β射线透过量造成影响，生产中想要获得较高的绝干定量控制精度，就需要专业人员对扫描架参数及时进行修正。正常生产中，由于扫描架检测的是成纸参数，而纸张绝干定量的控制点（电动浆料阀）在纸机抄造部之前，所以DCS系统的自动调节时机相对滞后，调整后扫描架再次取样时间间隔较长，这样就造成DCS在定量调节过程中纸机损纸增加，产品合格率下降。用DCS集散控制系统扫描架（Kr85放射源）控制绝干定量还有一个致命的缺陷，就是应用于我司厚纸板生产线时由于成纸不是连续的纸张，而是间断性的单张纸板，单张纸板通过扫描架用时6～7秒，前后两张纸板有10～30秒不等的间隔，这个间隔会使扫描架信号输出为零，DCS系统会自动关闭电动浆料阀停止浆料供应（此时纸机抄造部还在正常生产，需要纸浆连续供应）。当单张纸板进入扫描架时，扫描架信号又输出为满量程，这个时候DCS会指示电动浆料阀100%全开。浆料阀这样频繁的开关，造成DCS系统根本无法满足厚板的生产要求。该套系统投资非常大，且放射源的使用、管理、维护都非常严格，需要配备专业操作和维护人员，如操作不当，会发生放射源泄漏的重大安全事故；另该系统对纸机车速、纸页厚度范围有严格要求，该系统在中、低速且产品厚度范围大的造纸机上使用，会造成纸张定量检测控制误差较大、产品合格率下降，只能依靠人工检测产品定量，然后人为修改系统偏差参数，这样该系统自动控制功能显然不理想。尤其是我公司大部分产品是间断性单张厚纸板而非连续的纸卷，扫描架在这样的场合就完全失去了作用，所以厚纸板的生产想要实现定量自动控制必须另辟蹊径。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，解决造纸机绝干定量靠人工手动调节的落后状态；同时解决DCS系统在中低速、大定量的造纸机上应用时，纸张定量检测控制误差较大、产品合格率低，提高纸机运行效率和产品合格率，降低综合能耗和设备成本，避免放射源泄漏的安全事故。
本发明的技术方案是，造纸机绝干定量自动控制方法，先编写出浆料流量方程式，并写进PLC编程控制器；纸机车速、系统仪表等检测数据传输到PLC模拟量采集模块，经CPU中央处理器，连接触摸显示屏，显示屏显示各现场仪表检测到的各项数据，修正系数（1～3.5）与水分数据由人工在触摸屏上录入，输入要控制的定量目标值，然后通过CPU中央处理器进行PID运算出准确的流量目标值，再将运算结果通过模拟量输出模块发送到浆料阀电动执行机构，自动调整电动阀门开度，控制浆料流量，完成定量控制的自动检测、调整的全过程，实现控制纸张绝干定量的目的；PLC在运算控制过程中，持续采集电磁流量计反馈信号并与之形成闭环控制，及时纠正实控流量与目标流量差异，提高控制精度。
其中：浆料流量方程式是
浆料流量 = 定量×K×车速×时间×(1－N)/（106×浓度）
其中：流量(m3／h） ——（控制值） 定量(g／m2）——（目标设定值）
K——（修正系数） 车速(m／min）——（运行车速测定值）
N（%）—水分 时间(min) 浓度(%）—（现场浓度测定值）
本发明与DCS集散控制系统比较，有如下积极效果：
a)无扫描架节省了昂贵的费用，无放射源泄漏的安全隐患，无需扫描架专业人员；
b)无扫描架适应范围的限制，控制系统对纸机车速、纸页厚度适应更广；
c)对绝干定量调整响应时间比DCS系统快，提高了纸机的成纸率，降低了生产成本；
d)所有与定量模拟计算相关的传感器、控制点均在纸机抄造部之前，所以厚板生产线间断性出产品的生产方式不会对系统造成影响。
e)本发明适用于没有安装扫描架的DCS系统。
实现了造纸机绝干定量在线连续自动监测、控制，解决了DCS系统在中低速、大定量的造纸机上应用时纸张定量检测控制误差较大、产品合格率下降的弊端，避免放射源泄漏的安全事故，降低设备投资成本，操作维护简单。
附图说明
图1是本发明纸机系统构成示意图；
图2是DCS自动控制系统流程图；
图3是本发明控制系统流程图。
具体设施方式
图1是本发明纸机系统构成示意图。纸机系统包括浆料池1、浆泵2、浓度变送器3、电磁流量计4、电动浆料阀5、输浆管道6、纸机抄造部7、纸机干燥部8、卷纸缸9、PLC编程控制器10。与DCS自动控制系统的区别在于，一是没有扫描架，二是DCS控制系统更换为PLC编程控制器。
图3是本发明控制系统流程图。造纸机绝干定量自动控制方法，根据浆料流量与纸张的定量、水分、浆料浓度、车速的关系编写出浆料流量方程式，并写进PLC编程控制器；现场一次仪表的检测信号经CPU中央处理器，连接触摸显示屏，显示屏将显示各现场仪表检测到的各项数据，只要操作人员在屏幕上点击相关图标，输入要控制的定量目标值，系统就会根据现场仪表采集到的各项数据和纸机车速的测定数据传输到PLC模拟量采集模块，经CPU中央处理器连接触摸显示屏，显示屏显示各现场仪表检测到的各项数据，修正系数（1～3.5）与水分数据由人工在触摸屏上录入，输入要控制的定量目标值，然后通过CPU中央处理器进行PID运算出准确的流量目标值，再将运算结果通过模拟量输出模块发送到浆料阀电动执行机构，自动调整电动阀门，控制浆料流量，完成定量控制的自动检测、调整的全过程，实现控制纸张绝干定量的目的；PLC在运算控制过程中，持续采集电磁流量计反馈信号并与之形成闭环控制，及时纠正实控流量与目标流量差异，提高控制精度。并不断自我检测，自行调整，跟踪目标值，完成定量控制的自动检测、调整的全过程，使定量保持在合格的范围之内。只要上述任何一个变量发生变化，系统就会迅速作出反应，启动上述的自动调整程序，调整流量数据和电动调节阀门的开度，使定量迅速调整到合格范围，而整个自动检测调整的周期只需要0.2秒。
本发明项目已运用在我公司多条纸机上，经运行实践证明，完全达到预期目标，并提高了的纸机运行效率和产品成品率、产品合格率，综合能耗也得到了较大幅度的降低，工人劳动强度明显减少，劳动力得到进一步的解放。项目收到较好的经济效益和社会效益。经过累积经济核算：原料消耗下降了2.44%；原煤消耗下降了17.4%；电耗下降了14.9%；清水消耗下降了40%。
Claims (2)
1.造纸机绝干定量自动控制方法，其特征在于，先编写出浆料流量方程式，并写进PLC编程控制器；纸机车速、系统仪表的检测数据传输到PLC模拟量采集模块，经CPU中央处理器，连接触摸显示屏，显示屏显示仪表检测到的各项数据，人工在触摸屏上录入纸页抄宽与水分数据，输入要控制的定量目标值，然后通过CPU中央处理器进行PID运算出准确的流量目标值，再将运算结果经模拟量输出模块发送到浆料阀电动执行机构，自动调整电动阀门开度，控制浆料流量，完成定量控制的自动检测、调整的全过程，实现控制纸张绝干定量的目的；PLC在运算控制过程中，持续采集电磁流量计反馈信号并与之形成闭环控制，及时纠正实控流量与目标流量差异，提高控制精度。
2.根据权利要求1所述的造纸机绝干定量自动控制方法，其特征是，浆料流量方程式是：
浆料流量 = 定量×K×车速×时间×(1－N) /（106×浓度）
其中：流量(m3／h） ——（控制值） 定量(g／m2）——（目标设定值）
K——（修正系数） 车速(m／min）——（运行车速测定值）
时间(min) N（%）—水分 浓度(%）—（现场浓度测定值）。
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