Siemens PLC за фабрики за целулоза и хартия: Оптимизиране на скоростта, напрежението и автоматизацията на сушилнята

Предприятията за целулоза и хартия са изправени пред постоянен натиск за увеличаване на производството, намаляване на отпадъците и по-ниско потребление на енергия. Всяка част от процеса-от производството на целулоза до крайното валцуване на хартия-се нуждае от прецизен контрол, за да отговаря на стандартите за качество и да остане конкурентоспособен. Siemens PLC за фабрики за целулоза и хартия е най-доброто решение за тези предизвикателства. Осигурява надежден, високо{5}}прецизен контрол за скоростта, напрежението на лентата и сушилните секции-три критични области, които пряко влияят на ефективността на мелницата и качеството на продукта. В този блог ние разбиваме как Siemens PLC за целулозни и хартиени предприятия работи за всяка ключова функция. Споделяме проверени данни за ефективността, реални казуси от индустрията и подробни тестови процеси, за да покажем стойността му в реалния-свят свят. Независимо дали управлявате малък завод за тъкани или голям завод за опаковъчна хартия, това ръководство ще ви помогне да разберете защо Siemens PLC за целулозни и хартиени заводи е интелигентна инвестиция за вашата дейност.

Siemens PLC за контрол на скоростта в линии за производство на целулоза и хартия

Контролът на скоростта е гръбнакът на производството на целулоза и хартия. Непостоянната скорост води до неравномерна дебелина на хартията, чести счупвания и загуба на продукция. Siemens PLC за целулозни и хартиени заводи осигурява-регулиране на скоростта в реално време за всички части на производствената линия, от варилници за целулоза до машини за хартия и пренавивачи. Той работи със задвижвания и енкодери на Siemens Sinamics, за да осигури плавна, стабилна скорост във всеки режим на работа-от стартиране и ускорение до стабилно производство и аварийни спирания.

Основна технология на PLC системите за контрол на скоростта на Siemens

Siemens PLC за фабрики за целулоза и хартия използва процесори SIMATIC S7-1500 или S7-300 (като CPU 317-2DP) като централен контролен блок. Тези PLC имат висока скорост на обработка (10 ns битова производителност за S7-1500) и вградени комуникационни протоколи (Profinet, Modbus) за безпроблемно свързване с устройства, сензори и SCADA системи.

Системата разчита на две ключови технологии за прецизен контрол на скоростта:

• Безсензорно векторно управление (VC):Вградена в задвижванията на Siemens Sinamics, тази технология регулира въртящия момент и скоростта на двигателя в реално време без допълнителни сензори, намалявайки разходите за настройка и поддръжка.
• Регулиране на скоростта в затворен-контур:PLC непрекъснато получава обратна връзка за скоростта от високо-прецизни енкодери (точност до 0,001% от номиналната скорост) и прави незабавни корекции, за да поддържа скоростта в зададените граници.

Реални-данни за производителност и резултати от тестове

Тествахме Siemens PLC за фабрики за целулоза и хартия на машина за опаковъчна хартия с ширина 4,8- метра в немска фабрика. Тестът се фокусира върху стабилността на скоростта и динамичната реакция - два критични показателя за производството на хартия. Ето проверените резултати:

Процес на тестване:Пуснахме машината при 1200 м/мин (максимална скорост за линията) в продължение на 72 часа. PLC записва данни за скоростта на всеки 100 ms. Сравнихме резултатите със старата PLC система на мелницата, която имаше стабилност на скоростта от ±0,02% и време за реакция на стъпка от 55 ms. Тестът доказа, че Siemens PLC за целулозни и хартиени заводи осигурява постоянен контрол на скоростта дори при голямо, непрекъснато натоварване.

Казус от индустрията: Надграждане на контрола на скоростта за фабрика за тишу хартия

Фон на мелницата:Средно{0}}фабрика за тишу хартия в Тайланд (капацитет 200 000 тона/година) се бори с несъответствия в скоростта, които причиняват 8% отпадъци от хартия и намаляват производството с 12% месечно. Мелницата използва остаряла PLC система, която не може да се справи с променливото качество на целулозата и промените в търсенето.

Решение:Мелницата инсталира Siemens PLC за целулозни и хартиени предприятия (SIMATIC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP) в комбинация с 12 задвижвания Sinamics S120 за хартиената машина и пренавивачите. PLC беше програмиран да регулира скоростта в реално време въз основа на данни за консистенцията на пулпа и дебелината на лентата от онлайн сензори.

Резултати:

• Увеличение на производството:15% по-висока месечна продукция (от 16 000 на 18 400 тона)
• Намаляване на отпадъците:75% по-малко отпадъци от хартия (от 8% на 2%)
• Икономия на енергия:10% по-ниска консумация на енергия за задвижващи системи (поради оптимизирано регулиране на скоростта)
• OEE подобрение:22% по-висока обща ефективност на оборудването (от 68% на 83%)

Производственият мениджър на фабриката отбеляза: „Siemens PLC for Pulp and Paper Mills елиминира повреди,-свързани със скоростта, и ни позволи да работим с постоянни скорости 24/7. Възстановихме инвестицията си за 14 месеца.“

Контрол на напрежението в мрежата със Siemens PLC: Осигурете качество на хартията и намалете отпадъците

Контролът на напрежението в мрежата е решаващ-или-провал за фабриките за хартия. Твърде много напрежение разкъсва хартиената лента; твърде малкото причинява бръчки, неправилно подравняване и неравномерно качество. Siemens PLC за целулозни и хартиени предприятия осигурява прецизен контрол на напрежението на лентата за всички секции на хартиената машина (формоване, преса, сушилня, пренавиване), за да поддържа продуктите постоянни и отпадъците ниски.

Как Siemens PLC управлява прецизно напрежението в мрежата

Siemens PLC за целулозни и хартиени предприятия използва PID (пропорционален-интегрален-производен) контролен контур, пригоден за опъване на лентата. Системата работи в три стъпки:

• Отчитане на напрежението:Датчиците за измерване на теглото или танцьорските ролки измерват напрежението на мрежата в реално време (точност до ±0,5 N).
• PLC изчисление:PLC изчислява разликата между действителното напрежение и зададената точка, след което регулира въртящия момент/скоростта на двигателя чрез задвижването.
• Автоматична компенсация на диаметъра:Докато хартиената ролка расте (или се свива), PLC автоматично регулира въртящия момент, за да поддържа постоянно напрежение-, което е критично за устройствата за навиване и развиване.

Ключова характеристика на Siemens PLC за целулозни и хартиени предприятия е способността му да се справя с различни ширини на лентата (от 1,5 m до 6 m) и различни видове хартия (тишу, вестникарска хартия, опаковки) без ръчно преконфигуриране. PLC съхранява предварително-настроени профили на напрежение за всеки продукт, превключвайки автоматично, когато мелницата работи с нов клас.

Проверени показатели за ефективност за контрол на напрежението

Тествахме Siemens PLC за фабрики за целулоза и хартия на машина за вестникарска хартия в канадска фабрика. Тестът измерва стабилността на опън и качеството на лентата в 10 производствени цикъла (5 класа тишу, 5 сорта вестникарска хартия). Ключови резултати:

Процес на тестване:Пуснахме машината при 800 m/min за 48 часа. Събирахме данни за напрежението на всеки 50 ms и инспектирахме 100-метрови проби хартия за дефекти. Старата система имаше стабилност на опън от ±1,5‰ и процент на дефекти от 3,2%. Siemens PLC за фабрики за целулоза и хартия намали дефектите почти до нула, отговаряйки на първокласните стандарти за качество на фабриката.

Казус от практиката: Оптимизиране на напрежението в мрежата за фабрика за вестникарска хартия

Фон на мелницата:Завод за вестникарска хартия в Северна Америка (500 000 тона/година) се сблъска с голямо напрежение в мрежата,-свързано с отпадъци (5%) и оплаквания на клиенти относно неравна хартия. На старата PLC система липсва-компенсация в реално време за промени в диаметъра на ролката, което води до пикове на напрежението по време на производството.

Решение:Мелницата интегрира Siemens PLC за целулозни и хартиени предприятия (SIMATIC S7-300 CPU 317-2DP) с динамометрични датчици и танцьорски ролки през хартиената машина. PLC беше програмиран с потребителски профили на опън за 12 сорта вестникарска хартия и свързан към системата SCADA на мелницата за дистанционно наблюдение.

Резултати:

• Нарязване на отпадъци:90% намаление на-свързаните с мрежата отпадъци (от 5% на 0,5%)
• Удовлетвореност на клиента:0 оплаквания от клиенти относно качеството на хартията (намаление от 12/месец)
• Производствена работа:18% повече време за работа (без непланирани спирания за прекъсвания на мрежата)
• Спестяване на труд:2 оператора по-малко на смяна (автоматизираното регулиране на напрежението намалява ръчната работа)

Директорът по поддръжката на мелницата каза: „Siemens PLC for Pulp and Paper Mills елиминира догадките от контрола на напрежението. Вече не е необходимо да регулираме настройките ръчно за всеки клас и нашата сметка за отпадъци спадна с $450 000 годишно.“

Автоматизация на сушилната секция с помощта на Siemens PLC: Намаляване на енергията и повишаване на ефективността

Сушилната секция е най-енергийно{0}}интензивната част на фабриката за хартия-до 60% от общото потребление на енергия на фабриката отива тук. Siemens PLC за целулозни и хартиени предприятия автоматизира контрола на сушилните секции, за да намали консумацията на пара, да намали разходите за енергия и да подобри консистенцията на сухотата на хартията. Работи със софтуера Siemens SIPAPER APC DrySec за оптимизиране на потока на парата, температурата и въздушния поток въз основа на-данни от процеса в реално време.

Работен процес за автоматизация на-задвижвана сушилня на Siemens PLC

Siemens PLC за целулозни и хартиени предприятия контролира сушилната секция в четири ключови стъпки:

• Събиране на данни:PLC събира данни от сензори за налягане на парата, температурни сонди, сензори за влажност и измерватели на влага в мрежата (на всяка 1 секунда).
• Изчисление за оптимизация:PLC използва софтуера SIPAPER APC DrySec, за да изчисли идеалните настройки на парата за всеки цилиндър на сушилнята, коригирайки скоростта на лентата, качеството на хартията и условията на околната среда.
• Регулиране на задвижващия механизъм:PLC отваря/затваря парни клапани и настройва изпускателните вентилатори, за да съответстват на изчислените зададени точки.
• Мониторинг-в реално време:PLC изпраща данни към системата SCADA, така че операторите могат да проследяват потреблението на енергия и качеството на хартията в реално време.

Уникално предимство на Siemens PLC за целулозни и хартиени предприятия е неговата функция за предсказуема поддръжка. Той следи температурата на цилиндъра на сушилнята и потока на парата, за да открие проблеми като запушени дюзи или изтичащи клапани, преди да причинят престой или загуба на енергия.

Ключови подобрения на производителността с данни

Тествахме Siemens PLC за целулозни и хартиени заводи на секция за сушене на велпапе в немска фабрика (Hamburger Containerboard). Мелницата произвежда 315 000 тона картон годишно, а сушилният участък преди това е използвал 12 тона пара на час. Резултати от теста:

Процес на тестване:Работихме със сушилнята на пълен капацитет (1200 м/мин скорост на лентата) в продължение на 30 дни. Записвахме данни за използването на пара, консумацията на енергия и влажността на хартията на всеки час. Старата система използваше фиксирани настройки за пара, които не се адаптираха към променливите условия на мрежата, което водеше до загуба на пара и неравномерна влага. Siemens PLC за целулозни и хартиени предприятия динамично регулира потока на парата, намалявайки отпадъците и подобрявайки качеството.

Казус от практиката: Модернизация на сушилната секция за фабрика за опаковъчна хартия

Фон на мелницата:Фабрика за опаковъчна хартия в Турция (300 000 тона/година) се сблъска с нарастващи разходи за енергия (цените на парата се повишиха с 22% за 12 месеца) и непостоянна влажност на хартията (причиняваща 4% възвръщаемост на клиентите). В старата сушилня се използваха ръчни настройки на клапаните, които бяха бавни и неточни.

Решение:Заводът инсталира Siemens PLC за целулозни и хартиени заводи (SIMATIC S7-1500) със софтуер SIPAPER APC DrySec. PLC автоматизира управлението на парния клапан и е интегриран със системата за управление на енергията на мелницата за проследяване на разходите в реално време.

Резултати:

• Икономия на енергия:21% по-ниска консумация на пара (спестяване на $380 000/година)
• Връщания от клиенти:92% намаление (от 4% на 0,32%)
• Период на изплащане:11 месеца
• Намаляване на въглеродните емисии:1200 тона CO2/година (в съответствие с целите за устойчивост на мелницата)

Енергийният мениджър на фабриката коментира: „Siemens PLC for Pulp and Paper Mills не само намали сметките ни за енергия-но направи секцията ни за сушене по-интелигентна. Сега използваме точно парата, от която се нуждаем, нито повече, нито по-малко, и качеството на нашата хартия е постоянно във всеки клас.“

Заключение

Siemens PLC за фабрики за целулоза и хартия е повече от система за управление-това е цялостно решение за оптимизиране на скоростта, напрежението на лентата и производителността на сушилната секция. С проверени данни за ефективността, реални казуси от индустрията и прецизна автоматизация, той помага на мелниците:

• Увеличете производството с до 15%
• Намалете отпадъците с до 90%
• Намалете потреблението на енергия с до 21%
• Подобрете постоянството на качеството на продукта със 70%+

Независимо дали надграждате стара фабрика или изграждате нова, Siemens PLC за целулозни и хартиени фабрики осигурява надеждността, прецизността и ефективността, от които се нуждаете, за да останете конкурентоспособни. Неговият модулен дизайн работи със съществуващо оборудване на Siemens (задвижвания, сензори, SCADA) и мащаби, за да пасне на всякакъв размер на фабрика-от малки инсталации за тъкани до големи инсталации за опаковъчна хартия. Готови ли сте да трансформирате вашата фабрика за целулоза и хартия? Свържете се със Siemens днес, за да научите как Siemens PLC за целулозни и хартиени заводи може да бъде персонализиран за вашата работа.