馮 茹 王明偉（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)，天津 300222）

西門子PLC在紙漿模制蜂窩紙板生產(chǎn)線上的應(yīng)用

馮 茹 王明偉
（天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)，天津 300222）

摘 要：本文首先對(duì)紙漿模制和蜂窩紙板的概念進(jìn)行介紹，采用西門子PLC控制器對(duì)紙漿模制蜂窩紙板的生產(chǎn)線進(jìn)行控制，利用PLC中的PID自整定的方式達(dá)到恒負(fù)壓的控制、利用昆侖通態(tài)組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)成型機(jī)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，該控制的系統(tǒng)在很大的程度上提高運(yùn)行效率，降低了成本投入，具有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。它采用了先進(jìn)的生產(chǎn)工藝技術(shù)，整個(gè)生產(chǎn)過程為全自動(dòng)控制。紙漿模制蜂窩紙板生產(chǎn)線為集成組合方式，在耗能上也有很大的改進(jìn)、并且所占的面積較小。

關(guān)鍵詞：紙漿模制；蜂窩紙板；生產(chǎn)線；PLC控制

我國最早的紙漿模制是用于生產(chǎn)紙餐盒、紙托盤，這種產(chǎn)品具備不怕潮，無霉變、無靜電、可防水、可耐熱、而且無毒、對(duì)于包裝的設(shè)備起到了很好的緩沖等優(yōu)勢(shì)。已被廣泛應(yīng)用到儀器和儀表、家用電器產(chǎn)品的包裝中。紙漿模制還是一種新型的環(huán)保包裝材料制造方式，它可以反復(fù)的回收利用、整個(gè)生產(chǎn)過程衛(wèi)生環(huán)保、原料的來源廣，使得生產(chǎn)成本自然很低。蜂窩紙板包裝箱是目前我國出口商品中的最理想包裝材料。它的普遍應(yīng)用， 不僅可以降低商品在整個(gè)流通過程中的破損率，而且替代了木箱有利于環(huán)保，符合當(dāng)今社會(huì)的環(huán)保潮流。蜂窩紙板采用的材料全部為可以循環(huán)再用的紙材，在使用后完全實(shí)現(xiàn)可以回收以便下次再利用。

1 概念

1.1 紙漿模制

一般來說紙漿就是纖維在水中主要的懸浮物。紙漿模制是紙漿流在固定成型的模具表面上從最初的脫水掛漿直到紙漿模制的各組織結(jié)構(gòu)完成定型，此時(shí)紙漿模的纖維組織形態(tài)和纖維的分布基本都已經(jīng)成型，在下一步的脫水過程中，各組織基本上不再發(fā)生變化。經(jīng)過成模兩面之間的壓差而加速紙漿模迅速完成定型。紙漿制品的生產(chǎn)大都是以廢紙或紙漿作為原材料，需要經(jīng)過調(diào)漿→碎漿→成型→烘干→整型等一系列的工序。

1.2 蜂窩紙板

蜂窩紙板是仿制了自然界中的蜂巢結(jié)構(gòu)樣式制作而成的。蜂窩紙板是由上下面板與芯紙經(jīng)粘合劑的粘結(jié)制成，其中芯紙的結(jié)構(gòu)類似于蜂窩，是由多層紙按一定的規(guī)則粘貼后通過拉伸而成。高柔性的紙芯具有良好的韌性和可回彈性，其獨(dú)特的蜂窩夾芯結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)很好的緩沖功能，目前在所常用的緩沖材料中這種結(jié)構(gòu)具備更高的能量吸收性，這種高厚度的蜂窩紙板完全可取代當(dāng)前大量使用的塑料泡沫墊。其中面板為上下兩層結(jié)構(gòu)，通常使用的是同材質(zhì)、厚度均勻的紙質(zhì)板材。蜂窩紙板的優(yōu)勢(shì)在于質(zhì)量輕，價(jià)格低，韌性強(qiáng)、可回收再利用，因此受到廣泛的推廣使用。

2 紙漿模制蜂窩紙板生產(chǎn)線工藝分析和控制

采用紙漿模制蜂窩紙板生產(chǎn)線設(shè)備的可以在很大程度上降低操作員工的強(qiáng)度，操作方便，提高了產(chǎn)品性能和質(zhì)量，大大減少了能源耗失，考慮最多的是設(shè)備的可靠性和生產(chǎn)過程控制連續(xù)性以及降低控制設(shè)備的成本。提高生產(chǎn)效率、降低制造成本，加快了紙漿模制包裝產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。國內(nèi)紙漿模制蜂窩紙板生產(chǎn)線控制系統(tǒng)采用最多的是PLC控制系統(tǒng)。本文主要采用了西門子的PLC。

（1）紙漿模制成型機(jī)生產(chǎn)過程分析成型設(shè)備主要包括水利碎漿機(jī)、漿泵、混漿機(jī)、干燥機(jī)、成型機(jī)等設(shè)備構(gòu)成。成型機(jī)是利用液壓成型，在經(jīng)過模壓處理后，之后進(jìn)入下一道工序。為保證所供應(yīng)的負(fù)壓穩(wěn)定性，文中采用了PLC控制變頻器的方式實(shí)現(xiàn)，充分利用了PLC自帶的PID整定功能，方便高效的實(shí)現(xiàn)了真空泵組的自動(dòng)切換以及變頻器的自動(dòng)控制。同時(shí)也采用了目前常用的總線技術(shù)進(jìn)行通訊與上位機(jī)昆侖通態(tài)（MCGS網(wǎng)絡(luò)版）組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)通信，不僅可以達(dá)到對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)線的網(wǎng)絡(luò)化實(shí)時(shí)監(jiān)控，而且還可以自動(dòng)進(jìn)行量產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)、提供了報(bào)表和打印功能。

（2） 蜂窩紙板生產(chǎn)線的工作順序?yàn)椋簩⒓垵{通過流漿箱進(jìn)入由脫水區(qū)張緊輥和無端網(wǎng)式循環(huán)擠壓帶脫水區(qū)域；蜂窩芯紙?jiān)谕磕z機(jī)時(shí)，會(huì)在芯紙上、下兩個(gè)表面上進(jìn)行涂膠作業(yè)；上、下面紙和蜂窩芯紙?jiān)谄C(jī)入口處完成粘合作業(yè)，并經(jīng)過壓縮、整形、冷卻等工序，最終形成了蜂窩紙板；在輸送帶的牽引下蜂窩紙板將傳送到縱切機(jī)中，根據(jù)是需要的尺寸進(jìn)行切邊處理；最后蜂窩紙板被送到橫切機(jī)剪切處，將連續(xù)輸送的蜂窩紙板進(jìn)行進(jìn)行最后的橫向切斷處理作業(yè)。蜂窩紙板生產(chǎn)線的控制采用了西門子S7-200系列PLC為控制核心，將生產(chǎn)線中的各個(gè)模塊與相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備等配套組合使用，使各模塊都可以獨(dú)立控制。

（3） 在紙漿模制蜂窩紙板生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)中設(shè)計(jì)的程序塊主要分為以下幾個(gè)部分：對(duì)程序進(jìn)行初始化配置，主要包括PLC擴(kuò)展模塊AD和DA的初始化設(shè)置以及變頻器等設(shè)備的所需參數(shù)的設(shè)置，對(duì)PID所控制的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；根據(jù)變頻器的工作時(shí)間來確定變頻運(yùn)行和工頻運(yùn)行控制的時(shí)間；還要將負(fù)壓傳感器的信號(hào)反饋給控制器與所設(shè)定的目標(biāo)值進(jìn)行比較運(yùn)算，進(jìn)行PID整定控制，來得到變頻運(yùn)行所需要的頻率控制值；執(zhí)行頻率判斷指令，根據(jù)所判的結(jié)果，來選擇是否啟動(dòng)工頻運(yùn)行電動(dòng)機(jī)以及變頻運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行頻率；西門子S7-200系列PLC編程軟件自帶PID指令向?qū)?，在很大程度上使得PLC實(shí)現(xiàn)PID控制算法更容易，可以方便快捷的完成對(duì)PID配置程序和PID控制程序設(shè)計(jì)，減輕了程序編寫的負(fù)擔(dān)。

紙漿模制蜂窩紙板生產(chǎn)線大大提高了工作效率、而且降低了人工成本，是加快紙漿模制包裝產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的迫切需要。

結(jié)語

紙漿模制蜂窩紙板生產(chǎn)線是生產(chǎn)綠色環(huán)保包裝的最重要的設(shè)備。PLC控制系統(tǒng)是紙漿模制蜂窩紙板整個(gè)生產(chǎn)線的重要控制環(huán)節(jié)。通過PLC控制可以實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)化大批量的轉(zhuǎn)移，同時(shí)可以制造高性能的環(huán)保包裝，方便大規(guī)模的生產(chǎn)，使企業(yè)增加效益，具備更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)性。

參考文獻(xiàn)

[1]梁莉，李強(qiáng)，等.可編程序控制器在蜂窩紙板生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2012（08）：46-49.

[2]霍力民.PLC在全自動(dòng)紙漿模塑成型機(jī)生產(chǎn)流水線上的應(yīng)用研究[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014（01）：69-73.

[3]王寶吉，趙建周.紙芯連續(xù)全自動(dòng)蜂窩紙板生產(chǎn)線的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].輕工機(jī)械，2006（03）：81-83.

中圖分類號(hào)：TP273

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