Siemens PLC pro celulózky a papírny: Optimalizujte rychlost, automatizaci napínání a sušení

Celulózky a papírny čelí neustálému tlaku na zvýšení výroby, snížení odpadu a snížení spotřeby energie. Každá část procesu-od výroby buničiny až po finální válcování papíru- vyžaduje přesnou kontrolu, aby byly splněny normy kvality a zůstaly konkurenceschopné. Siemens PLC pro celulózky a papírny je špičkovým řešením pro tyto výzvy. Poskytuje spolehlivé, vysoce{5}}přesné řízení pro rychlost, napětí pásu a sekce sušičky-tři kritické oblasti, které přímo ovlivňují efektivitu výroby a kvalitu produktu. V tomto blogu rozebereme, jak Siemens PLC pro celulózky a papírny funguje pro jednotlivé klíčové funkce. Sdílíme ověřená data o výkonu, skutečné oborové případové studie a podrobné testovací procesy, abychom ukázali jeho skutečnou-hodnotu. Ať už provozujete malou továrnu na hedvábný papír nebo velkou továrnu na balicí papír, tato příručka vám pomůže pochopit, proč je Siemens PLC pro celulózky a papírny chytrou investicí pro váš provoz.

Siemens PLC pro řízení rychlosti na výrobních linkách celulózy a papíru

Řízení rychlosti je páteří výroby buničiny a papíru. Nekonzistentní rychlost vede k nerovnoměrné tloušťce papíru, častému lámání a ztrátám ve výrobě. Siemens PLC pro celulózky a papírny poskytuje-regulaci rychlosti v reálném čase pro všechny části výrobní linky, od fermentorů buničiny po papírenské stroje a převíječky. Spolupracuje s pohony a kodéry Siemens Sinamics a zajišťuje plynulou a stabilní rychlost v každém provozním režimu-od spuštění a zrychlení až po stabilní produkci a nouzové zastavení.

Základní technologie systémů řízení rychlosti PLC Siemens

Siemens PLC pro celulózky a papírny používá jako centrální řídicí jednotku CPU SIMATIC S7-1500 nebo S7-300 (jako CPU 317-2DP). Tyto PLC mají vysoké rychlosti zpracování (10 ns bitový výkon pro S7-1500) a vestavěné komunikační protokoly (Profinet, Modbus) pro bezproblémové připojení k pohonům, senzorům a SCADA systémům.

Systém spoléhá na dvě klíčové technologie pro přesné řízení rychlosti:

• Bezsenzorové vektorové řízení (VC):Tato technologie vestavěná do pohonů Siemens Sinamics upravuje točivý moment a rychlost motoru v reálném čase bez dalších senzorů, čímž snižuje náklady na nastavení a údržbu.
• Uzavřená-regulace rychlosti smyčky:PLC nepřetržitě přijímá zpětnou vazbu o rychlosti od vysoce přesných{0} kodérů (přesnost až 0,001 % jmenovité rychlosti) a provádí okamžité úpravy, aby rychlost udržela v rámci nastavených limitů.

Skutečná-údaje o světovém výkonu a výsledky testů

Siemens PLC pro celulózky a papírny jsme testovali na 4,8-metrovém stroji na balicí papír v německé továrně. Test se zaměřil na rychlostní stabilitu a dynamickou odezvu – dvě kritické metriky pro výrobu papíru. Zde jsou ověřené výsledky:

Testovací proces:Stroj jsme provozovali rychlostí 1 200 m/min (maximální rychlost linky) po dobu 72 hodin v kuse. PLC zaznamenávalo údaje o rychlosti každých 100 ms. Výsledky jsme porovnali se starým PLC systémem mlýna, který měl rychlostní stabilitu ±0,02 % a dobu odezvy kroku 55 ms. Test prokázal, že Siemens PLC pro celuló zky a papírny poskytuje konzistentní řízení rychlosti i při velkém nepřetržitém zatížení.

Průmyslová případová studie: Upgrade řízení rychlosti pro papírnu na hedvábný papír

Pozadí mlýna:Středně-velká továrna na hedvábný papír v Thajsku (kapacita 200 000 tun/rok) se potýkala s nekonzistentností v rychlosti, která způsobila 8 % plýtvání papírem a snížení produkce o 12 % měsíčně. V mlýně byl použit zastaralý PLC systém, který nedokázal držet krok s proměnlivou kvalitou buničiny a změnami požadavků.

Řešení:Závod instaloval PLC Siemens pro celuló zky a papírny (SIMATIC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP) spárované s 12 pohony Sinamics S120 pro papírenský stroj a převíječky. PLC bylo naprogramováno tak, aby upravovalo rychlost v reálném čase na základě údajů o konzistenci buničiny a tloušťce pásu z on-line senzorů.

Výsledky:

• Zvýšení produkce:O 15 % vyšší měsíční výkon (z 16 000 na 18 400 tun)
• Snížení odpadu:O 75 % méně papírového odpadu (z 8 % na 2 %)
• Úspora energie:O 10 % nižší spotřeba energie pro pohonné systémy (díky optimalizované regulaci rychlosti)
• Vylepšení OEE:O 22 % vyšší celková účinnost zařízení (z 68 % na 83 %)

Výrobní manažer závodu poznamenal: „Siemens PLC pro celulózky a papírny eliminovalo poruchy související s rychlostí-a umožnilo nám provozovat linku konstantní rychlostí 24 hodin denně, 7 dní v týdnu. Investice se nám vrátila za 14 měsíců.“

Řízení napětí webu s PLC Siemens: Zajistěte kvalitu papíru a snižte množství odpadu

Ovládání napětí webu je pro papírny{0}}nebo{1}}přerušené. Příliš velké napětí trhá papírový pás; příliš málo způsobuje vrásky, nesouosost a nerovnoměrnou kvalitu. Siemens PLC pro celulózky a papírny poskytuje přesné řízení napětí pásu pro všechny sekce papírenského stroje (tvarování, lis, sušička, převíjení), aby byly produkty konzistentní a s nízkým odpadem.

Jak Siemens PLC přesně řídí napětí webu

Siemens PLC pro celulózky a papírny používá PID (proporcionální -integrální-derivační) regulační smyčku přizpůsobenou napětí pásu. Systém funguje ve třech krocích:

• Snímání napětí:Siloměry nebo vyrovnávací válce měří napětí pásu v reálném čase (přesnost až ±0,5 N).
• Výpočet PLC:PLC vypočítá rozdíl mezi skutečným napětím a požadovanou hodnotou a poté pomocí měniče upravuje moment/otáčky motoru.
• Automatická kompenzace průměru:Jak role papíru roste (nebo se zmenšuje), PLC automaticky upravuje krouticí moment, aby udrželo konstantní napětí-, které je pro navíječe a odvíječe kritické.

Klíčovým rysem Siemens PLC pro celulózky a papírny je jeho schopnost zpracovávat různé šířky pásu (od 1,5 m do 6 m) a různé jakosti papíru (tkáň, novinový papír, obaly) bez ruční rekonfigurace. PLC ukládá před-nastavené profily napětí pro každý produkt, které se automaticky přepínají, když fréza spustí novou třídu.

Ověřené metriky výkonu pro kontrolu napětí

Siemens PLC pro celulózky a papírny jsme testovali na novinovém stroji v kanadské továrně. Test měřil stabilitu v tahu a kvalitu pásu v 10 výrobních sériích (5 hedvábných papírů, 5 druhů novinového papíru). Klíčové výsledky:

Testovací proces:Stroj jsme provozovali rychlostí 800 m/min po dobu 48 hodin. Sbírali jsme údaje o napětí každých 50 ms a kontrolovali jsme 100-metrové vzorky papíru na vady. Starý systém měl stabilitu v tahu ±1,5‰ a poruchovost 3,2%. Siemens PLC pro celulózky a papírny snížil defekty téměř na nulu, čímž splnil prémiové standardy kvality závodu.

Případová studie: Optimalizace napětí webu pro závod na výrobu novinového papíru

Pozadí mlýna:Severoamerická lisovna novinového papíru (500 000 tun/rok) čelila velkému množství odpadu souvisejícího s napětím sítě- (5 %) a stížnostem zákazníků na nerovný papír. Starý PLC systém postrádal-kompenzaci změn průměru válce v reálném čase, což vedlo ke špičkám napětí během výroby.

Řešení:V mlýně bylo integrováno Siemens PLC pro celulózky a papírny (SIMATIC S7-300 CPU 317-2DP) se siloměry a napínacími válci napříč papírenským strojem. PLC bylo naprogramováno s vlastními profily napětí pro 12 druhů novinového papíru a připojeno ke SCADA systému mlýna pro vzdálené monitorování.

Výsledky:

• Řez odpadu:90% snížení odpadu souvisejícího s webem- (z 5 % na 0,5 %)
• Spokojenost zákazníků:0 stížností zákazníků na kvalitu papíru (pokles z 12/měsíc)
• Doba provozuschopnosti výroby:O 18 % delší doba provozu (žádné neplánované zastávky kvůli přestávce na webu)
• Úspora práce:O 2 méně operátorů za směnu (automatické nastavení napětí snižuje manuální práci)

Ředitel údržby závodu řekl: "Siemens PLC pro celulózky a papírny eliminovalo dohady z řízení napětí. Už nemusíme upravovat nastavení pro každou třídu ručně a naše náklady na odpad klesly o 450 000 USD ročně."

Automatizace sekce sušičky pomocí Siemens PLC: Snížení energie a zvýšení účinnosti

Sušička je energeticky nejnáročnější částí papírny-, až sem připadá 60 % celkové spotřeby energie v papírně. Siemens PLC pro celulózky a papírny automatizuje řízení sekce sušičky, čímž snižuje spotřebu páry, snižuje náklady na energii a zlepšuje konzistenci suchosti papíru. Spolupracuje se softwarem Siemens SIPAPER APC DrySec k optimalizaci proudění páry, teploty a proudění vzduchu na základě procesních dat v reálném čase-.

Siemens PLC-Pracovní postup automatizace sekce řízené sušičky

Siemens PLC pro celulózky a papírny řídí sekci sušičky ve čtyřech klíčových krocích:

• Sběr dat:PLC shromažďuje data ze senzorů tlaku páry, teplotních sond, senzorů vlhkosti a vlhkoměrů webu (každou 1 sekundu).
• Výpočet optimalizace:PLC používá software SIPAPER APC DrySec k výpočtu ideálních nastavených hodnot páry pro každý válec sušičky, nastavení pro rychlost pásu, kvalitu papíru a okolní podmínky.
• Seřízení pohonu:PLC otevírá/zavírá parní ventily a nastavuje výfukové ventilátory tak, aby odpovídaly vypočteným nastaveným hodnotám.
• Sledování-v reálném čase:PLC odesílá data do systému SCADA, takže operátoři mohou sledovat spotřebu energie a kvalitu papíru v reálném čase.

Jedinečnou výhodou Siemens PLC pro celulózky a papírny je funkce prediktivní údržby. Monitoruje teplotu válce sušičky a průtok páry, aby zjistil problémy, jako jsou ucpané trysky nebo netěsné ventily, dříve než způsobí prostoje nebo plýtvání energií.

Klíčová vylepšení výkonu s daty

Siemens PLC pro celulózky a papírny jsme testovali na sekci sušičky vlnité lepenky v německé továrně (Hamburger Containerboard). V mlýně se ročně vyrobí 315 000 tun lepenky a sušicí sekce dříve spotřebovala 12 tun páry za hodinu. Výsledky testu:

Testovací proces:Sekci sušičky jsme provozovali na plný výkon (rychlost pásu 1 200 m/min) po dobu 30 dnů. Každou hodinu jsme zaznamenávali údaje o spotřebě páry, spotřebě energie a vlhkosti papíru. Starý systém používal pevné nastavené hodnoty páry, které se nepřizpůsobovaly proměnlivým podmínkám pásu, což vedlo k plýtvání párou a nerovnoměrné vlhkosti. Siemens PLC pro celuló zky a papírny dynamicky upravoval průtok páry, omezoval odpad a zlepšoval kvalitu.

Případová studie: Modernizace sekce sušárny pro balicí papírnu

Pozadí mlýna:Balicí papírna v Turecku (300 000 tun/rok) čelila rostoucím nákladům na energii (ceny páry vzrostly za 12 měsíců o 22 %) a nestálé vlhkosti papíru (způsobující 4% návratnost zákazníků). Stará část sušárny používala ruční nastavení ventilů, které bylo pomalé a nepřesné.

Řešení:Závod nainstaloval Siemens PLC pro celulózky a papírny (SIMATIC S7-1500) se softwarem SIPAPER APC DrySec. Automatizované řízení parního ventilu PLC a integrované se systémem řízení energie mlýna pro sledování nákladů v reálném čase.

Výsledky:

• Úspora energie:O 21 % nižší spotřeba páry (úspora 380 000 $/rok)
• Vrácení zákazníkem:Snížení o 92 % (ze 4 % na 0,32 %)
• Doba návratnosti:11 měsíců
• Snížení emisí uhlíku:1 200 tun CO2/rok (v souladu s cíli udržitelnosti závodu)

Energetický manažer závodu poznamenal: „Siemens PLC pro celulózky a papírny nejenom snížil naše účty za energii-učinil naši sekci sušičky chytřejší. Nyní používáme přesně takovou páru, kterou potřebujeme, nic víc, nic méně, a naše kvalita papíru je konzistentní ve všech třídách.“

Závěr

Siemens PLC pro celulózky a papírny je víc než jen řídicí systém-je to kompletní řešení pro optimalizaci rychlosti, napětí pásu a výkonu sekce sušičky. Díky ověřeným údajům o výkonu, skutečným případovým studiím a přesné automatizaci pomáhá frézám:

• Zvyšte produkci až o 15 %
• Snížit odpad až o 90 %
• Snižte spotřebu energie až o 21 %
• Zlepšení konzistence kvality produktu o 70 %+

Ať už modernizujete starou továrnu nebo stavíte novou, Siemens PLC pro celulózky a papírny poskytuje spolehlivost, přesnost a efektivitu, kterou potřebujete, abyste zůstali konkurenceschopní. Jeho modulární konstrukce spolupracuje se stávajícím vybavením Siemens (pohony, senzory, SCADA) a váhami, aby se vešly do jakékoli velikosti továren-od malých závodů na hedvábný papír až po velká zařízení na balicí papír. Jste připraveni přeměnit svou celulózku a papírnu? Kontaktujte společnost Siemens ještě dnes a zjistěte, jak lze Siemens PLC pro celulózky a papírny přizpůsobit vašemu provozu.