王 睿

(山東昌華機(jī)械科技有限公司，山東聊城，252000)

·膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)·

王 睿先生，工程師；主要從事造紙機(jī)械電控及氣控的研發(fā)設(shè)計(jì)工作。

膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)的電氣控制

王 睿

(山東昌華機(jī)械科技有限公司，山東聊城，252000)

簡單介紹了膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)的機(jī)械構(gòu)造及作用原理，重點(diǎn)詳述了其電氣控制系統(tǒng)的配置、控制原理及系統(tǒng)的調(diào)試。

膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)；電氣控制；配置；原理；調(diào)試

施膠是抄紙過程中的一個重要部分，多數(shù)紙機(jī)在前干燥部和后干燥部之間配置施膠機(jī)。施膠的目的通常是使紙或紙板具有抑制液體(特別是水或水溶液)擴(kuò)散或滲透的能力，以適宜于書寫或防潮抗?jié)馵1-2]。傳統(tǒng)紙機(jī)車速較低，普通的斜列式施膠機(jī)就能滿足需求；隨著紙機(jī)車速的不斷提升，普通施膠機(jī)的弊端不斷顯現(xiàn)：①車速過高造成膠液拋濺；②高速運(yùn)轉(zhuǎn)對膠液擾動過大，造成橫向施膠不均勻；③車速增加，為保證膠液流動性，膠液濃度勢必降低，后干燥部蒸汽成本增加[3- 4]。膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)以其先進(jìn)的施膠理念和制造工藝，解決了上述問題。本課題簡單介紹某公司生產(chǎn)的膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)的機(jī)械構(gòu)造及作用原理，重點(diǎn)詳述其電氣控制系統(tǒng)的配置、控制原理及系統(tǒng)的調(diào)試。

1 機(jī)械構(gòu)造及作用原理

膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)由主機(jī)(施膠機(jī))、上膠系統(tǒng)、水潤滑系統(tǒng)、氣控系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等部分組成。主機(jī)由機(jī)架、施膠輥、施膠梁、計(jì)量棒、計(jì)量棒夾緊及加壓裝置、施膠上輥加壓裝置、上施膠梁加壓裝置、下施膠梁加壓裝置及限位裝置等部分組成，機(jī)械構(gòu)造如圖1所示。

圖1 施膠機(jī)的機(jī)械構(gòu)造

該施膠機(jī)是氣胎加壓式施膠機(jī)。正常工作時，三曲氣胎將施膠上輥加壓到與施膠下輥閉合的狀態(tài)，施膠壓區(qū)的線壓力由氣胎內(nèi)氣壓大小來調(diào)節(jié)。上施膠梁和下施膠梁也分別被各自的加壓氣胎加壓到與上施膠輥和下施膠輥閉合的狀態(tài)，計(jì)量棒經(jīng)氣囊夾緊及加壓緊貼施膠輥輥面。當(dāng)紙幅經(jīng)引紙輥進(jìn)入施膠輥壓區(qū)時，膠料通過計(jì)量棒的計(jì)量，在施膠輥的表面形成一層均勻的膠料薄膜，隨后再在施膠輥壓區(qū)中轉(zhuǎn)移到紙幅上，從而完成整個施膠過程。該方式有良好的運(yùn)行性能和施涂精度，保證紙張成品的質(zhì)量。

2 電氣控制系統(tǒng)的配置及控制原理

2.1硬件配置

膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)的控制系統(tǒng)采用西門子公司S7-200系列PLC作為主控制單元，并配以交流接觸器及中間繼電器來實(shí)現(xiàn)回路控制。系統(tǒng)配有2塊4A的直流穩(wěn)壓電源，輸入輸出采用按鈕和指示燈并配有一塊西門子SMART1000IE系列的觸摸屏。PLC與觸摸屏之間采用MPI電纜連接，其余回路采用硬連接線連接。

膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)本體的傳動側(cè)裝有3個接近開關(guān)，分別位于施膠輥合輥處、上施膠梁合輥處和下施膠梁合輥處，用于檢測各處的合輥信號。施膠機(jī)與后干燥部之間裝有1個光電開關(guān)，用于檢測斷紙信號。另外，在計(jì)量棒夾緊及加壓回路中裝有壓力開關(guān)，共4只，用于施膠機(jī)氣控回路壓力檢測及電控回路的連鎖控制。

膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)的控制結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

圖2 施膠機(jī)控制結(jié)構(gòu)框圖

2.2控制原理

2.2.1施膠上輥的分合控制

當(dāng)引紙完畢且全幅展開后，上、下施膠輥傳動運(yùn)行且電源、氣源一切準(zhǔn)備就緒，可手動開啟施膠上輥加壓按鈕，預(yù)壓電磁閥換向，壓縮空氣經(jīng)減壓閥調(diào)壓后充入氣胎將施膠上輥緩慢頂起；當(dāng)施膠上、下輥接觸在一起后，位于傳動側(cè)的合輥接近開關(guān)動作，發(fā)出合輥信號，加壓電磁閥換向，施膠上輥的加壓回路自動由預(yù)壓狀態(tài)轉(zhuǎn)換為加壓狀態(tài)，合輥完成。需要分開時，可直接按壓區(qū)分開按鈕，電磁閥換向到另一側(cè)，進(jìn)氣壓力下降到0，在輥?zhàn)幼灾貕毫ο?，氣胎?nèi)壓縮空氣經(jīng)快排閥直接排到大氣中，輥?zhàn)涌焖俾湎?。另外，正常運(yùn)行中，當(dāng)有斷紙信號發(fā)生時施膠上輥會自動分開。

2.2.2上、下施膠梁的分合控制

施膠壓區(qū)閉合后，上、下施膠梁才可閉合。啟動閉合按鈕，電磁閥換向，壓縮空氣經(jīng)減壓閥調(diào)壓后充入氣胎將上、下施膠梁抬起，當(dāng)上、下施膠梁分別與上、下施膠輥閉合后，位于傳動側(cè)的合輥接近開關(guān)動作，發(fā)出合輥信號，合輥完成。需要分開時，可按下分開按鈕，電磁閥換向到另一側(cè)，氣胎內(nèi)壓縮空氣經(jīng)快排閥直接排到大氣中，上、下施膠梁快速落下。另外，正常運(yùn)行中，當(dāng)有斷紙信號發(fā)生或膠料供給異常時，上、下施膠梁會自動打開。

2.2.3計(jì)量棒夾緊及加壓控制

計(jì)量棒加壓之前必須要先夾緊。夾緊回路采用雙電控二位五通電磁閥和精密小量程減壓閥，完全手動夾緊/放松操作，操作無任何連鎖條件。計(jì)量棒加壓可手動操作，與計(jì)量棒夾緊、上施膠梁、下施膠梁閉合信號連鎖，只有條件全部滿足才可加壓，一旦有任一條件丟失，計(jì)量棒則自動卸壓。另外，也可通過操作臺上的按鈕手動卸壓。

2.2.4計(jì)量棒傳動控制

每條計(jì)量棒由兩臺同功率的變頻專用電機(jī)驅(qū)動。兩臺電機(jī)分列于操作側(cè)及傳動側(cè)，采用ABB公司的ACS880系列逆變器進(jìn)行負(fù)荷分配，無編碼器，采用開環(huán)控制。逆變器參數(shù)設(shè)置為DTC控制模式，這種設(shè)置即使無反饋條件，也能精確控制電機(jī)的速度與轉(zhuǎn)矩。計(jì)量棒傳動與上、下施膠梁閉合信號、計(jì)量棒加壓信號、計(jì)量棒座水潤滑等信號連鎖，當(dāng)連鎖條件滿足時可自動啟動，一旦有任一連鎖條件丟失則自動停止。另外，也可在操作臺上手動啟停。

2.2.5水潤滑控制

水潤滑系統(tǒng)包括整幅水潤滑、邊緣水潤滑及計(jì)量棒座水潤滑。整幅水潤滑用水量大，采用大流量二位二通流體閥控制，閥體有干觸點(diǎn)反饋裝置，將閥體狀態(tài)信號輸出給PLC，顯示在觸摸屏上。整幅水潤滑可采用手動啟?？刂疲聪隆罢畣⑼！卑粹o，則可手動控制水閥開關(guān)。另外，整幅水潤滑有連鎖控制，當(dāng)施膠梁閉合信號觸發(fā)且膠料未噴淋或者發(fā)生斷紙時，潤滑水自動打開；當(dāng)施膠梁由閉合狀態(tài)變?yōu)榉珠_狀態(tài)時，潤滑水自動停止。

邊緣水潤滑采用手動啟?？刂疲_機(jī)手動啟動，無連鎖條件。

計(jì)量棒座水潤滑采用手動啟停控制，開機(jī)手動啟動，與計(jì)量棒傳動連鎖。為保護(hù)計(jì)量棒及計(jì)量棒座，計(jì)量棒傳動只有在計(jì)量棒座水潤滑開啟時才可啟動。

以上為主要回路的控制思路，硬件線路設(shè)計(jì)好后，就可以根據(jù)工藝要求編寫軟件。軟件流程圖如圖3所示。

圖3 軟件流程圖

3 系統(tǒng)的調(diào)試

系統(tǒng)的調(diào)試分單回路調(diào)試和連鎖調(diào)試，同時應(yīng)遵循先單回路調(diào)試后再連鎖調(diào)試的原則。調(diào)試步驟：①所有回路按要求安裝完畢，符合技術(shù)要求和安全規(guī)程；②各電磁閥、接近開關(guān)、光電開關(guān)及相關(guān)設(shè)備都應(yīng)單獨(dú)作檢測校對，檢查各線路、氣路保證接線、接管正確；③確認(rèn)PLC系統(tǒng)及觸摸屏通信正常，將基本數(shù)據(jù)設(shè)置輸入完畢；④確認(rèn)所屬機(jī)械設(shè)備全部安裝完畢，電壓、氣壓、水壓正常；⑤輸入手動程序，按照先主后次的原則，逐個回路調(diào)試，調(diào)節(jié)各回路的壓力給定及同步性等，特別是計(jì)量棒傳動的速度，根據(jù)紙種及施膠量的不同，速度一般設(shè)定在50～120 r/min之間(本課題所選膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)計(jì)量棒直徑為13.7 mm)；⑥所有回路調(diào)試完畢后，加入連鎖條件，再按動作順序逐步調(diào)試，檢驗(yàn)連鎖程序的正確性。最后的連鎖調(diào)試要反復(fù)、多次的試驗(yàn)，做到正確無誤。

在調(diào)試的過程中，主要問題及解決方案如下：①施膠壓區(qū)不同步。施膠上輥在加壓時，操作側(cè)及傳動側(cè)快慢不一，傳動側(cè)速度相對慢一些。調(diào)節(jié)兩側(cè)的單向節(jié)流閥，操作側(cè)調(diào)小一些，傳動側(cè)調(diào)大一些，效果有所改善；重新布置氣管，將氣管在軌距正中一分為二，確保操作側(cè)與傳動側(cè)所走管線長度一致，同步效果大大改善，達(dá)到理想狀態(tài)。②上、下施膠梁無法閉合。上、下施膠梁加壓啟動后，經(jīng)過8 s還未到達(dá)閉合位，氣胎自動卸壓。處于安全考慮，在編寫程序時，上、下施膠梁閉合動作加入閉合信號延時安全控制，一旦在預(yù)設(shè)時間內(nèi)未到達(dá)閉合位，閉合信號未反饋，則自動卸壓。由于氣路本身的特點(diǎn)導(dǎo)致氣胎動作比較慢，現(xiàn)將預(yù)設(shè)時間提高至15 s，問題解決，順利閉合加壓。③斷紙纏輥。一旦施膠后發(fā)生斷紙，施膠輥就容易纏紙，嚴(yán)重情況下會造成設(shè)備損壞及引發(fā)安全事故。將前干燥部的斷紙刀納入斷紙連鎖控制，一旦施膠后發(fā)生斷紙，斷紙信號發(fā)出，斷紙刀則自動落下打斷紙張，從而有效防止纏輥現(xiàn)象。

膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)電氣控制系統(tǒng)與其他施膠機(jī)電氣控制系統(tǒng)相比，不同之處在于：①施膠上輥加壓控制采用預(yù)壓、加壓方式，預(yù)壓、加壓之間自動切換；這樣有利于合輥的同步性，減少了因合輥不同步帶來的斷紙、搓輥、損壞設(shè)備等問題。②在斷紙信號的檢測上，采用斷紙脈沖信號延時控制，在相應(yīng)的程序中加入延時模塊，設(shè)定延時8 s，延時結(jié)束后斷紙信號還在，則確認(rèn)斷紙。這種方式提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，使誤判幾率大大降低。③在計(jì)量棒夾緊及加壓回路中增加壓力開關(guān)檢測裝置，壓力開關(guān)將氣信號轉(zhuǎn)換為電信號輸入到PLC，用于檢測計(jì)量棒的夾緊及加壓狀態(tài)，提高了設(shè)備的安全性。

4 結(jié) 語

經(jīng)過多日的調(diào)試，該公司生產(chǎn)的第一臺膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)現(xiàn)已在德州某紙業(yè)公司順利運(yùn)行，這臺施膠機(jī)與3150/500長網(wǎng)多缸紙機(jī)配套，生產(chǎn)無碳復(fù)寫原紙，經(jīng)過近一個多月的試生產(chǎn)，機(jī)器運(yùn)行平穩(wěn)、可靠，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

[1] ZHANG Zi-hua, DU Can-kui, JIANG Bao-ping. The structure of membrane transfer sizing machines[J]. China Pulp & Paper Industry, 2010, 31(10): 81.

張子華, 杜燦奎, 蔣保平. 膜轉(zhuǎn)移施膠機(jī)的結(jié)構(gòu)[J]. 中華紙業(yè), 2010, 31(10): 81.

[2] MENG Yan-jing, LI Hai-yan. Accessory Control System of A Soft-Calender[J]. China Pulp & Paper, 2003, 22(9): 44.

孟彥京, 李海燕. 可控中高輥軟壓光機(jī)的輔助控制系統(tǒng)[J]. 中國造紙, 2003, 22(9): 44.

[3] WEI Zhi-bin, ZHANG Rui-jie. Rebuikling of Film Size Press on a Large Paper Machine[J]. China Pulp & Paper, 2012, 31(5): 48.

危志斌, 張瑞杰. 大型紙機(jī)膜式施膠機(jī)的改進(jìn)方案[J]. 中國造紙, 2012, 31(5): 48.

[4] ZHANG Yang, DING Xue-feng, GUO Hui, et al. Modification of Surface Sizing Technology of Linerboard[J]. China Pulp & Paper, 2015, 34(5): 70.

ElectricalControlofMembraneTransferSizingMachine

WANG Rui

(ShandongChanghuaMachineryTechnologyCo.,Ltd.,Liaocheng,ShandongProvince, 252000) (E-mail: wangrzi1983@163.com)

This paper introduced the structure and working principle of membrane transfer sizing machine,detailed the configuration and control principle of the electrical control system as well as the system debugging．

membrane transfer sizing machine; electric control; configuration; principle; debugging

TS736

A

10.11980/j.issn.0254- 508X.2017.10.010

2017- 06- 07(修改稿)

(責(zé)任編輯：董鳳霞)