纸机流浆箱浆位的控制

一、设计要求设计一个单变量的控制系统,以简单控制系统为基本要求。如果根据控制系统的特点及控制质量的要求,提出复杂调节系统方案者,如设计合理,评分给予从优考虑。设计具体任务：1根据设计题目的要求,确定需要控制的被控变量;(2根据控制对象的特点和控制对象中所包含的各变量之间的相互关系,选择调节量;(3)论述该控制对象的工作条件、介质和系统的特性、工作要求,对调节阀的选择提出建议;(4)根据被控变量的特点、工作环境和条件、调节质量要求等,提出检测仪表的选择意见,以及安装位置及注意事项;(5)根据控制对象的特性及控制质量的要求,提出控制器的选择意见;(6)与控制系统设计有关的其它注意事项,比如系统的有关特性、各参数之间的相互影响等,应尽量给予说明;(7)选择出仪表的型号、规格,确定出安装地点和安装方法。二、绪论流浆箱（又称网前箱）是纸机的一个重要组成部分，其主要作用是产生一个稳定的上网浆流，保证纸张的均匀度等特性。成纸的均匀度取决于纤维在流浆箱中的分散程度和流浆箱唇口的均匀度。车速低于200米／分的纸机，一般采用敞开式流浆箱，也就是自压式流浆箱，由浆位高低控制总压；车速超过200米／分的纸机上，一般配备气垫式流浆箱或（半）水力式流浆箱，其控制的参数主要有总压、浆位和浆网速比，控制总压的目的是为了获得均匀的从流浆箱喷到网上的纸浆流量和流速，控制浆位的目的是为了获得适当的纸浆流域，以减少横流和浓度的变化,产生和保持可控的喘流以限制纤维的絮聚。流浆箱的结构和性能对纸页的成形和纸张的质量具有决定性的作用。如果从流浆箱喷出的浆速和匀度不正常，到网案上再来纠正的可能性非常小，在这种情况下纸页就会产生纤维絮聚和条痕，严重影响成纸的质量。因此，流浆箱系统的控制在抄纸过程中有着极其重要的作用。本文以气垫式流浆箱为例，介绍其浆位控制系统的软硬件设计。三、浆位控制的现场工艺要求及设备概述3.1浆位检测在双匀浆辊气垫式流浆箱中，浆位控制回路是总压控制回路中的一个中间环节，在总压调节过程中，会使浆位产生不断的波动，这就要依靠浆位调节回路不断进行调整，使液位稳定在一定的高度上。控制精度：液位精度士2．0mm；浆网速比精度士0．01；系统平均无故障时间10000h。1）浆位检测：利用差压式液位变送器LT—102检测浆位，其法兰部安装在流浆箱底部外侧。低压侧通过导引管安装在流浆箱上部的外侧，根据其差压测定浆位高度。如图是作者在网上查找的相关图片，仅做参考：2）浆位设置：根据实际要求设置在0.2-0.4米之间3）浆位控制：计算机根据浆位的设定值、实测值及浆位于总压头之间的耦合关系，经过相应的控制处理后，给出控制信号（4~20mADC），通过风机变频器控制罗茨风机的鼓风量。若浆位偏低则减少风量，反之，若浆位偏高则增加风量，直到液位达到设定值为止。风机速度也可在人机界面上设置成手动状态，由手动确定其转速。此功能在调试时可加以利用。4）正常运行：理想浆位调节，应使浆位的波动在允许的范围既要确保浆面的浮浆和气泡通过溢流槽全部溢流，又要使浆位调节对总压头的影响为最小。5）在气垫式流浆箱中，P＝P’+H，其中，P为总压头，P’为气垫压力，H为浆位。通过改变P’来稳定H，总压头控制着流浆箱的喷浆速度，它由上浆泵的转速来调节，总压头的稳定与否对纸张纵向定量有较大的影响，必须保证总压控制回路工作在最佳状态。总压头检测:采用压力变送器PT—101，检测压头，压力变送器的测量范围为0～40KPa(可根据实际情况进行调整)，输出电信号为4～20mADC。3.2.控制示意图3.3系统方块图气垫式流浆箱作为目前高速纸机的蕈要部件，其控制系统输入量足进浆量(通过冲浆泵转速调节)和进气量(通过罗茨鼓风机转速调节)，输出量是流浆箱内的液位。流浆箱内液位高低影响着总压的大小，而总压大小影响着喷浆速度，进而间接导致液位发生变化。本设计通过冲浆泵调节浆流量来控制总压，通过罗茨鼓风机调节压缩空气来控制液位。三．电气硬件设计根据技术协议，采用西门子200SMART系列的PLC，系统控制一台罗茨风机，一台冲浆泵及两个匀浆辊共4个电机，（风机与两台匀浆辊采用易能ENC600控制，冲浆泵用户自备）另外设备开启后必须设计运行反馈以达到用户要求，同时必须控制流浆箱内的液位变送器，另外为方便操作增加冗余作为预留，其接线图如下SIMATICS7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。S7-200系列出色表现在以下几个方面：

*极高的可靠性

*极丰富的指令集

*易于掌握

*便捷的操作

*丰富的内置集成功能

S7-200系列在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。S7-200系列PLC可提供4个不同的基本型号的8种CPU。其CPU单元设计集成的24V负载电源：可直接连接到传感器和变送器（执行器），CPU221，222具有180mA输出，CPU224，CPU226分别输出280，400mA。可用作负载电源。CPU221~226各有2种类型CPU，具有不同的电源电压和控制电压。CPU221具有6个输入点和4个输出点，CPU222具有8个输入点和6个输出点，CPU224具有14个输入点和10个输出点。CPU226具有24个输入点和16个输出点。且具有4个高速计数器（30KHz），可编程并具有复位输入，2个独立的输入端可同时作加、减计数，可连接两个相位差为90°的A/B相增量编码器。CPU224/226的6个高速计数器（30KHz），具有CPU221/222相同的功能。同时CPU221/222/224/226还具有脉冲输出：2路高频率脉冲输出（最大20KHz），用于控制步进电机或伺服电机实现定位任务。实时时钟：例如为信息加注时间标记，记录机器运行时间或对过程进行时间控制。EEPROM存储器模块（选件）可作为修改与拷贝程序的快速工具（无需编程器），并可进行辅助软件归档工作。电池模块用于长时间数据后备。用户数据（如标志位状态，数据块，定时器，计数器）可通过内部的超级电容存贮大约5天。选用电池模块能延长存贮时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。四、PLC程序设计程序中某些数据必须具备掉电保存功能，必须设置以下参数：控制系统中有三相动力电缆，也有信号线，为系统稳定性必须分开单独敷设，以达到控制要求。上电后，检查通讯是否正常；测试液位通道是否正常；启动设备观察电机转向，反馈等是否正常；设备启动前，设定好合适的液位，根据车速设定总压，先打成手动模式，观察压力液位是否正常，待压力，液位达到设定值附近，切换成自动模式，观察有无异常。五、心得体会本次设计虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力。参考文献[1]邹伟.专家控制在纸浆浓度控制中的应用研究[D].陕西科技大学.[2]许宝斌,孟俊焕,冯振营.单位矩阵解耦控制法在纸机网前箱系统中的应用[J].农业装备与车辆工程,2006,000(007):46-47.[3]严伟东.自动化仪表控制在纸机流浆箱的应用[J].黑龙江造纸,2006(3).[4]李英春,王孟效,姚鹏.基于S7