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基于PLC的造纸机热力控制系统设计研究.pdf
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1、第4 3 卷第1期2024年1月造纸科学与技术Paper Science and TechnologyVol.43No.1Jan.2024基于PLC的造纸机热力控制系统设计研究李俊雨(陕西国防工业职业技术学院,陕西西安,7 10 3 0 0)摘要:以基于PLC的造纸机热力控制系统为研究对象,致力于提高造纸工业的生产效率和质量。通过造纸热力系统及自动化控制优势、系统控制策略、系统建模参数体系以及基于PLC造纸机热力控制系统模块设计介绍,能够提高造纸机的稳定性和可控性、降低操作人员的工作负担,减少人为错误的发生。然而,研究仍然面临一些挑战,如系统的扩展性和适应性,以满足不同规模和类型的造纸机需求。
2、未来的研究可以继续改进系统性能,加强系统与大数据分析和物联网技术的集成,以实现更高级别的自动化和优化,满足造纸领域不断变化李俊雨先生的市场需求。关键词:造纸机;热力控制系统;控制策略;参数建模中图分类号:TS736+.4D0I:10.19696/j.issn1671-4571.2024.1.022引文格式:李俊雨.基于PLC的造纸机热力控制系统设计研究J.造纸科学与技术,2 0 2 4,4 3(1):10 2-10 4+110.PLC-Based Paper Machine Thermal Control System Design StudyAbstract:In this paper,th
3、e thermal control system of paper machine based on PLC is the research object,and is committed toimproving the production efficiency and quality of paper industry.Through the paper thermal system and automatic control advantages,system control strategy,system modeling parameter system and the design
4、 of thermal control system module based on PLC papermachine,it can improve the stability and controllability of paper machine,reduce the work burden of operators,and reduce the humanerror.However,the research still faces some challenges,such as the scalability and adaptability of the system to meet
5、the needs ofdifferent sizes and types of paper machines.Future research can continue to improve system performance and enhance the integration ofthe system with big data analytics and iot technologies to achieve higher levels of automation and optimization to meet the changingmarket demands in the p
6、aper industry.Key words:paper machine;thermal control system;control strategy;parametric modeling0引言造纸工业在现代社会中扮演着重要的角色,其产品广泛应用于书籍、报纸、包装材料等各个领域。随着技术的不断发展和市场需求的增长,对造纸机的性能和效率要求日益提高。热力控制是造纸机关键的控制系统之一,,它在维持纸浆、水和其他工艺参数的温度稳定性方面发挥着至关重要的作用。在传文献标识码:ALI Junyu(Shaanxi Institute of Technology,Xian 710300,China)统
7、的纸张生产过程中,控制系统通常依赖于手动干预和操作员经验,这种方式可能导致生产中的不稳定性和浪费。基于PLC的热力控制系统能够实现更高程度的自动化,通过实时监测和调整温度、湿度和其他参数,提高了生产效率和产品质量。这不仅有助于减少资源浪费,还能降低生产成本。设计一个可靠且高效的基于PLC 的造纸机热力控制系统能够应对不断变化的生产要求,以实现对生产环境的实文章编号:16 7 1-4 57 1(2 0 2 4)0 1-0 10 2-4作者简介:李俊雨,生于19 9 1年,讲师,硕士研究生,主要从事机电一体化技术的研究。E-mail:l j y 2 156 16 3.c o m。基金项目:陕西省教
8、育厅科技处项目(2 1JK0508);陕西国防工业职业技术学院(Gfy23-03)产领域带来更大的益处5-6 第1期时监测。通过PLC 的编程和逻辑控制,系统将能够自动调整加热和冷却系统,以维持所需的工艺温度。这将有助于最大程度地提高造纸机的稳定性和生产效率。1造纸热力系统及自动化控制优势1.1造纸机热力系统造纸机热力系统是制造纸张的关键部分,它主要用于处理纸浆、干燥纸张、控制湿度以及其他与纸张生产过程相关的热力工作。造纸机热力系统通常包括蒸汽产生设备、干燥部分、加热设备、循环系统、控制系统以及废热回收装置1-2 。如图1所示。热湿空气余热回收发生器温升水或蒸汽中温423低温空气10和冷凝水8
9、1一低温冷凝水;2 一中温冷凝水;3 一低温空气和冷凝水;4 一湿热空气;5一浓溴化锂溶液;6 一稀溴化锂溶液;7-饱和蒸汽;8 一饱和冷凝水;9 一饱和冷凝水;10 一过热蒸汽图1造纸机热力工作流程图造纸机组件共同协调工作,确保纸浆在生产线上进行适当的加工和干燥。系统通过蒸汽或热油等热能传递介质,将热能传递到纸浆或纸张上,以实现干燥、加热和湿度控制。纸浆在经过湿部处理后,进人干燥部分,通过热风或其他热源将水分蒸发,使纸张逐渐干燥并达到所需的湿度水平。现代造纸机热力系统通常配备先进的自动化控制系统,以确保温度、湿度、压力等参数得到精确控制。这有助于提高生产效率、降低能耗和确保产品质量的一致性。
10、1.2热力系统自动化控制优势造纸热力系统自动化可控制具有显著优势。首先,它提高了生产效率。自动化系统能够实时监测和调整温度、湿度和其他关键参数,以确保最佳生产条件,减少了操作员的干预,提高了生产速度和一致性。其次,自动化系统降低了能耗和资源浪费。通过精确控制加热、冷却和循环过程,系统可以最大程度地减少能源消耗,降低了生产成本,减少了环境影响。第三,自动化系统提高了产品质量和一致性3-4 。它可以精确控制纸张的厚度、质量和湿度,李俊雨:基于PLC的造纸机热力控制系统设计研究6吸收器M8换热器冷凝器5103确保每批产品都具有相同的规格和质量标准,减少了次品率,提高了客户满意度。此外,自动化系统增强
11、了安全性。它可以监测和响应潜在的危险情况,如过热或压力异常,以防止事故发生,保护了员工和设备。最后,自动化系统提供了远程监控和数据分析的能力。操作员可以随时随地监测系统性能,及时识别问题并采取措施,从而提高了生产的可维护性和可靠性。2造纸机热力系统控制策略2.1系统测控工艺流程新型热力工艺流程设计适配控制系统同工作以确保整个系统的协调运行。首先,工艺流程图的设计是控制系统设计的起点。新型热力工艺流程的成蒸发/吸收器功实施需要仔细设计和适配的控制系统。通过间接控制策略和Matlab仿真,关键步骤的有机结合,新型热力工艺流程才能够充分发挥其潜力,为工业和生散热蒸发器8槽个8低温水12.2系统控制难
12、点分析(1)发生器、冷凝器和蒸发器的压力控制发生器的良好运行状态直接影响着热泵系统的性能。通过维护发生器内的适当压力,可以确保介质循环速度的稳定性,从而提高系统的能效。控制逻辑在这里发挥关键作用,确保发生器内的工作压力在可接受的范围内。精确的压力控制可以有效降低外界能源换热速度,最大程度地减小系统的能量损失。在冷凝器中,通过维持适当的压力水平,系统可以实现高效的热能释放,将热量传递给外部环境。冷凝器的良好运行状态直接影响着余热回收效率,因为它关系到热泵系统如何将余热有效地利用。在蒸发器中,适当的压力控制有助于提高蒸发的效率,从而增加系统的制冷性能7-8 。(2)循环介质流量控制流量控制为随动控
13、制,确保造纸机热力系统性能系数稳定。随动控制是一种智能的反应器流量控制方法,这种方法确保反应器系统中的循环介质始终保持适当的流量,以应对外部环境和内部变化。通过监测和响应压力的波动,系统可以自动调整循环介质的供应,以维持反应器在最佳工作条件下。此外,在反应器系统中实施随动控制,可以确保余热回收系统能够有效地捕获和利用废热,从而提高性能系数9-10 1043造纸机热力控制系统建模参数体系3.1热热力传递模型(1)热传导斯蒂芬一波尔兹曼定律用于描述导热过程:Q=-kAdT/dx其中:Q是热流量(瓦特,W);k 是材料的热导率(瓦特每米-开尔文,W/mK);A 是传热面积(平方米,m);d T/d
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