西门子PLC在纸浆模制蜂窝纸板生产线上的应用

2015-12-21王明伟天津职业技术师范大学天津300222

中国新技术新产品 2015年16期

冯茹王明伟（天津职业技术师范大学，天津 300222）

冯茹王明伟
（天津职业技术师范大学，天津 300222）

摘要：本文首先对纸浆模制和蜂窝纸板的概念进行介绍，采用西门子PLC控制器对纸浆模制蜂窝纸板的生产线进行控制，利用PLC中的PID自整定的方式达到恒负压的控制、利用昆仑通态组态软件实现对成型机的实时监控，该控制的系统在很大的程度上提高运行效率，降低了成本投入，具有较高的实际应用价值。它采用了先进的生产工艺技术，整个生产过程为全自动控制。纸浆模制蜂窝纸板生产线为集成组合方式，在耗能上也有很大的改进、并且所占的面积较小。

关键词：纸浆模制；蜂窝纸板；生产线；PLC控制

我国最早的纸浆模制是用于生产纸餐盒、纸托盘，这种产品具备不怕潮，无霉变、无静电、可防水、可耐热、而且无毒、对于包装的设备起到了很好的缓冲等优势。已被广泛应用到仪器和仪表、家用电器产品的包装中。纸浆模制还是一种新型的环保包装材料制造方式，它可以反复的回收利用、整个生产过程卫生环保、原料的来源广，使得生产成本自然很低。蜂窝纸板包装箱是目前我国出口商品中的最理想包装材料。它的普遍应用，不仅可以降低商品在整个流通过程中的破损率，而且替代了木箱有利于环保，符合当今社会的环保潮流。蜂窝纸板采用的材料全部为可以循环再用的纸材，在使用后完全实现可以回收以便下次再利用。

1 概念

1.1 纸浆模制

一般来说纸浆就是纤维在水中主要的悬浮物。纸浆模制是纸浆流在固定成型的模具表面上从最初的脱水挂浆直到纸浆模制的各组织结构完成定型，此时纸浆模的纤维组织形态和纤维的分布基本都已经成型，在下一步的脱水过程中，各组织基本上不再发生变化。经过成模两面之间的压差而加速纸浆模迅速完成定型。纸浆制品的生产大都是以废纸或纸浆作为原材料，需要经过调浆→碎浆→成型→烘干→整型等一系列的工序。

1.2 蜂窝纸板

蜂窝纸板是仿制了自然界中的蜂巢结构样式制作而成的。蜂窝纸板是由上下面板与芯纸经粘合剂的粘结制成，其中芯纸的结构类似于蜂窝，是由多层纸按一定的规则粘贴后通过拉伸而成。高柔性的纸芯具有良好的韧性和可回弹性，其独特的蜂窝夹芯结构可实现很好的缓冲功能，目前在所常用的缓冲材料中这种结构具备更高的能量吸收性，这种高厚度的蜂窝纸板完全可取代当前大量使用的塑料泡沫垫。其中面板为上下两层结构，通常使用的是同材质、厚度均匀的纸质板材。蜂窝纸板的优势在于质量轻，价格低，韧性强、可回收再利用，因此受到广泛的推广使用。

2 纸浆模制蜂窝纸板生产线工艺分析和控制

采用纸浆模制蜂窝纸板生产线设备的可以在很大程度上降低操作员工的强度，操作方便，提高了产品性能和质量，大大减少了能源耗失，考虑最多的是设备的可靠性和生产过程控制连续性以及降低控制设备的成本。提高生产效率、降低制造成本，加快了纸浆模制包装产业化进程。国内纸浆模制蜂窝纸板生产线控制系统采用最多的是PLC控制系统。本文主要采用了西门子的PLC。

（1）纸浆模制成型机生产过程分析成型设备主要包括水利碎浆机、浆泵、混浆机、干燥机、成型机等设备构成。成型机是利用液压成型，在经过模压处理后，之后进入下一道工序。为保证所供应的负压稳定性，文中采用了PLC控制变频器的方式实现，充分利用了PLC自带的PID整定功能，方便高效的实现了真空泵组的自动切换以及变频器的自动控制。同时也采用了目前常用的总线技术进行通讯与上位机昆仑通态（MCGS网络版）组态软件实现通信，不仅可以达到对产品生产线的网络化实时监控，而且还可以自动进行量产的统计、提供了报表和打印功能。

（2）蜂窝纸板生产线的工作顺序为：将纸浆通过流浆箱进入由脱水区张紧辊和无端网式循环挤压带脱水区域；蜂窝芯纸在涂胶机时，会在芯纸上、下两个表面上进行涂胶作业；上、下面纸和蜂窝芯纸在皮带机入口处完成粘合作业，并经过压缩、整形、冷却等工序，最终形成了蜂窝纸板；在输送带的牵引下蜂窝纸板将传送到纵切机中，根据是需要的尺寸进行切边处理；最后蜂窝纸板被送到横切机剪切处，将连续输送的蜂窝纸板进行进行最后的横向切断处理作业。蜂窝纸板生产线的控制采用了西门子S7-200系列PLC为控制核心，将生产线中的各个模块与相应的机械设备等配套组合使用，使各模块都可以独立控制。

（3）在纸浆模制蜂窝纸板生产线的控制系统中设计的程序块主要分为以下几个部分：对程序进行初始化配置，主要包括PLC扩展模块AD和DA的初始化设置以及变频器等设备的所需参数的设置，对PID所控制的参数进行设置；根据变频器的工作时间来确定变频运行和工频运行控制的时间；还要将负压传感器的信号反馈给控制器与所设定的目标值进行比较运算，进行PID整定控制，来得到变频运行所需要的频率控制值；执行频率判断指令，根据所判的结果，来选择是否启动工频运行电动机以及变频运行电动机的运行频率；西门子S7-200系列PLC编程软件自带PID指令向导，在很大程度上使得PLC实现PID控制算法更容易，可以方便快捷的完成对PID配置程序和PID控制程序设计，减轻了程序编写的负担。

纸浆模制蜂窝纸板生产线大大提高了工作效率、而且降低了人工成本，是加快纸浆模制包装产业化进程的迫切需要。