造纸工业中自动控制技术的应用范文

［摘要］通过对比自动控制技术与传统控制技术，分析自动控制技术在造纸工业中应用的重要作用，分析国内外自动控制技术在造纸工业中的应用，最后阐述该应用的发展趋势，期望能够为自动控制技术在造纸工业中的发展提供一定的参考。

［关键词］自动控制；造纸工业；控制算法；电动机

引言

造纸工业，不同于一般的日用消费品工业，它是资金、技术、资源、能源密集型的行业，连续、高效的生产才能使规模效益得以体现［1］。随着我国工业的飞速发展，造纸工业也进入了快速发展期。过去10年我国造纸行业实现了“国产替代进口，并成为净出口国”的转变［2］，这不仅体现了纸张产量的增加，更体现了造纸工业的充分发展，是造纸产量、质量的综合提升，是造纸工业发展进入新阶段的标志。在经济全球化的驱动下，市场迸发出新的活力与生机，与此同时，企业面临的市场竞争也更加残酷，造纸行业也不例外。为了消化增支减利的各种因素，克服经济下行带来的风险，为企业降本增效，先进自动控制技术和产品的引入与开发，显得至关重要。

1自动控制技术应用的必然性

随着社会生活水平的提高，客户对纸的消耗量有增无减，并且对纸的质量提出了更高的要求，一定程度上加大了生产强度和难度，增加了生产成本。与此同时，环保的概念深入人心，这使得传统制浆造纸企业不仅面临成本压力，更需为环保贡献一分力量。“2012浆、纸、生物燃料及网络计量高峰论坛”给了上述问题以解答。霍尼韦尔推出“经得起未来考验适用于不断变化世界的解决方案”，即将自动控制新技术用于造纸过程中的测量和控制。与传统“人工控制”不同，传统控制方式以人的大脑为控制中心，依托于长时间经验积累下的灵活反应和操作技巧，对工人依赖程度高，生产误差大，且人力劳动价值不断提高，这也给生产成本增添了负担［3］。而自动控制技术以传感器作为检测装置，将可编程控制器作为数据处理核心，结合先进算法，完成信号的采集、传递、处理及控制，用更高精度的电气传动控制系统与生产过程和目标相匹配。在此基础上建立的集成化信息平台，更是增强了用户与系统之间的互动性，逐步实现远程操作、实时监测、及时故障诊断与排除的功能［4］。自动控制技术，因“能够适应未来的需求”，应用于造纸工业成为必然。

2自动控制技术在造纸工业中的应用

2．1纸张生产过程控制系统（DCS）随着我国科学技术的不断发展，造纸行业的自动化水平也越来越高，DCS系统越来越被造纸行业广泛应用，DCS控制系统的应用，很大程度提高了相关造纸设置的控制精度，保证了设备的稳定运行及各部生产工艺参数的稳定控制。使得造纸行业管理工作更为明确，促进了我国造纸行业的现代化发展。

2．2纸张质量控制系统（QCS）QCS技术是综合现代的感应技术，计算机应用技术，现代自动控制技术、精密机械制造技术的一个系统工程技术。纸张生产中的QCS系统主要控制产品的质量指标，其中最基本的为定量和水分，根据纸张的种类不同还有灰分、厚度、透气度等指标。通过质量控制系统，提高纸质，以达到增加收益的目的。

2．3纸机传动控制系统（DRIVES）根据造纸机的发展趋势，现阶段以及未来，造纸机都将向着高速大型的方向在发展，而这个高速必须要依靠电动机的高速来实现。随着电力电子变流技术的迅速发展，现在造纸机控制系统中多使用的是交流调速系统，交流电动机具有非线性，因此控制好交流电动机成为控制系统设计的重点［5，6］。

3造纸工业自动控制发展趋势

20世纪70年代，自动控制以其优良的性能在工业生产制造控制中崭露头角，很快在造纸生产中得到推广应用，但在技术与实践上还比较简单，只用于基本控制，随着造纸工业的不断发展，自动控制系统不断创新，先进算法的引入，以及精密控制的实现，加速了自动控制系统的发展。

3．1先进算法的引入传统闭环控制，具有一定“自我矫正”的能力，但对系统模型建立的要求相对严格，且参数选定后不再随环境更改。考虑到质量控制系统等模块中具有带有惯性的滞后环节，传统的PID控制难以适合这种控制对象。先进算法的出现，完成了“参数识别”的功能，使系统能够根据环境变化自动修正控制系统参数。谢仕宏等［7］提出了一种将PID控制与模糊控制相结合的模糊自适应PID控制，通过在线修正PID参数，实现了对扰动的快速平稳调节。

3．2精密的电机拖动控制系统纸制品不断衍生，造纸机多元化发展，要求在更换生产品种时造纸机的工作车速可以灵活调节，即电动机拥有较硬的机械特性和较大的调速范围。同时，在生产过程中，面对电源的电压、频率波动以及造纸机负荷的变化、机械传动部件问题等扰动，保持稳定的车速，也成为电机拖动系统控制得更为精密的推动力。

4结语

自动控制技术应用于造纸工业是工业和经济发展的必然，有利于全面提高我国造纸企业的技术水平。通过提高生产过程的自动化程度，稳定产品质量，提高生产效率，降低生产成本，获得更好的经济效益，最大限度地减少污染，节约能源，有利于绿色经济发展。

［参考文献］

［1］张亚东．基于PLC的造纸机自动控制系统设计与研究［D］．合肥：合肥工业大学，2012．

［2］文心．造纸行业“十二五”规划前瞻［J］．造纸化学品，2011，23（1）：36．

［3］黄秀娥，张伟．张力自动控制技术在造纸机械中的应用［J］．华东纸业，2013，44（5）：53－56．

［4］高致富，张锋，周信．造纸工业过程自动控制系统的集成化信息平台技术［J］．中国造纸，2014，33（5）：53－56．

［5］孟彦京，许德玉，郝鹏飞．纸机变频传动的发展状况与特殊问题分析［J］．西北轻工业学院学报，2000，18（3）：1－5．

［6］吴其华，徐邦荃．多电机同步传动控制系统分析［J］．兵工自动化，2003，22（1）：20－24．

［7］谢仕宏，姜丽波，刘国栋．模糊自适应PID控制算法在纸机烘缸蒸汽系统中的应用［J］．化工自动化及仪表，2007，34（1）：33－36．

作者：王佳月 卢佳欣 单位：安徽大学电气工程与自动化学院