PLC Siemens pentru fabricile de celuloză și hârtie: optimizați viteza, tensiunea și automatizarea uscătorului

Fabricile de celuloză și hârtie se confruntă cu o presiune constantă pentru a crește producția, a reduce deșeurile și a reduce consumul de energie. Fiecare parte a procesului-de la producția de celuloză până la rularea finală a hârtiei-are nevoie de un control precis pentru a îndeplini standardele de calitate și a rămâne competitivă. Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie este o soluție de top pentru aceste provocări. Oferă un control fiabil, de înaltă{5}}precizie pentru viteza, tensiunea benzii și secțiunile de uscător-trei domenii critice care influențează direct eficiența fabricii și calitatea produsului. În acest blog, detaliem modul în care funcționează PLC Siemens pentru fabricile de celuloză și hârtie pentru fiecare funcție cheie. Împărtășim date de performanță verificate, studii de caz reale din industrie și procese de testare detaliate pentru a arăta valoarea reală-lumea. Indiferent dacă conduceți o fabrică de hârtie mică sau o fabrică mare de hârtie de ambalare, acest ghid vă va ajuta să înțelegeți de ce Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie este o investiție inteligentă pentru operațiunea dumneavoastră.

PLC Siemens pentru controlul vitezei în liniile de producție de celuloză și hârtie

Controlul vitezei este coloana vertebrală a producției de celuloză și hârtie. Viteza inconsecventă duce la grosimea neuniformă a hârtiei, spargeri frecvente și pierderi de producție. Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie oferă-reglarea vitezei în timp real pentru toate părțile liniei de producție, de la digestoarele de celuloză la mașinile de hârtie și rebobinatoarele. Funcționează cu unitățile și codificatoarele Siemens Sinamics pentru a asigura o viteză lină și stabilă în fiecare mod de operare-de la pornire și accelerare până la producție constantă și opriri de urgență.

Tehnologia de bază a sistemelor de control al vitezei PLC Siemens

PLC Siemens pentru fabricile de celuloză și hârtie utilizează procesoare SIMATIC S7-1500 sau S7-300 (cum ar fi CPU 317-2DP) ca unitate centrală de control. Aceste PLC-uri au viteze de procesare rapide (performanță de 10 ns de biți pentru S7-1500) și protocoale de comunicație încorporate (Profinet, Modbus) pentru a se conecta perfect cu unități, senzori și sisteme SCADA.

Sistemul se bazează pe două tehnologii cheie pentru controlul precis al vitezei:

• Control vectorial fără senzori (VC):Încorporată în variatoarele Siemens Sinamics, această tehnologie ajustează cuplul și viteza motorului în timp real, fără senzori suplimentari, reducând costurile de instalare și întreținere.
• Reglarea vitezei în buclă închisă-:PLC-ul primește continuu feedback privind viteza de la encodere de-înaltă precizie (precizie de până la 0,001% din viteza nominală) și face ajustări instantanee pentru a menține viteza în limitele stabilite.

Date reale de-performanță și rezultate ale testelor

Am testat Siemens PLC pentru fabrici de celuloză și hârtie pe o mașină de ambalare de hârtie de 4,8-metri lățime la o fabrică germană. Testul s-a concentrat pe stabilitatea vitezei și răspunsul dinamic - două valori critice pentru producția de hârtie. Iată rezultatele verificate:

Procesul de testare:Am rulat mașina la 1.200 m/min (viteză maximă pentru linie) timp de 72 de ore consecutive. PLC-ul a înregistrat date de viteză la fiecare 100 ms. Am comparat rezultatele cu vechiul sistem PLC al morii, care avea o stabilitate a vitezei de ±0,02% și un timp de răspuns la pas de 55 ms. Testul a demonstrat că Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie oferă un control constant al vitezei chiar și în cazul unei sarcini grele și continue.

Studiu de caz în industrie: Actualizarea controlului vitezei pentru o fabrică de hârtie absorbantă

Fundal morii:O fabrică de hârtie-de mărime medie din Thailanda (capacitate de 200.000 de tone/an) s-a confruntat cu neconcordanțe de viteză care au cauzat 8% deșeuri de hârtie și au redus producția cu 12% lunar. Fabrica folosea un sistem PLC învechit care nu putea ține pasul cu schimbările variabile ale calității celulozei și ale cererii.

Soluţie:Fabrica a instalat Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie (SIMATIC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP) împreună cu 12 unități Sinamics S120 pentru mașina de hârtie și rebobinatoare. PLC-ul a fost programat să ajusteze viteza în timp real pe baza consistenței pulpei și a datelor despre grosimea benzii de la senzorii on-line.

Rezultate:

• Creșterea producției:Productie lunara cu 15% mai mare (de la 16.000 la 18.400 de tone)
• Reducerea deșeurilor:Cu 75% mai puțin deșeuri de hârtie (de la 8% la 2%)
• Economii de energie:Consum de energie cu 10% mai redus pentru sistemele de propulsie (datorită reglării optimizate a vitezei)
• Îmbunătățirea OEE:Eficiență generală a echipamentului cu 22% mai mare (de la 68% la 83%)

Managerul de producție al fabricii a remarcat: „Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie a eliminat spargerile legate de viteză-și ne-a permis să rulăm linia la viteze constante 24/7. Ne-am recuperat investiția în 14 luni”.

Controlul tensiunii web cu PLC Siemens: Asigurați calitatea hârtiei și reduceți deșeurile

Controlul tensiunii benzii se face-sau-pentru fabricile de hârtie. Prea multă tensiune rupe banda de hârtie; prea puțin cauzează riduri, nealiniere și calitate neuniformă. PLC Siemens pentru fabricile de celuloză și hârtie oferă un control precis al tensiunii benzii pentru toate secțiunile mașinilor de hârtie (formare, presare, uscător, rebobinare) pentru a menține produsele consistente și deșeurile scăzute.

Cum Siemens PLC gestionează cu precizie tensiunea web

Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie utilizează o buclă de control PID (proporțional-integral-derivat) adaptată pentru tensiunea benzii. Sistemul funcționează în trei etape:

• Sensoarea tensiunii:Celulele de sarcină sau rolele de dansare măsoară tensiunea benzii în timp real (precizie de până la ±0,5 N).
• Calcul PLC:PLC calculează diferența dintre tensiunea reală și valoarea de referință, apoi ajustează cuplul/viteza motorului prin intermediul convertizorului.
• Compensarea automată a diametrului:Pe măsură ce ruloul de hârtie crește (sau se micșorează), PLC-ul ajustează automat cuplul pentru a menține tensiunea constantă-critică pentru rebobinări și derulatoare.

O caracteristică cheie a Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie este capacitatea sa de a gestiona lățimi variabile ale benzii (de la 1,5 m până la 6 m) și diferite grade de hârtie (țesut, hârtie de ziar, ambalaj) fără reconfigurare manuală. PLC-ul stochează profiluri de tensiune pre-setate pentru fiecare produs, comutând automat când moara rulează o nouă calitate.

Valori verificate de performanță pentru controlul tensiunii

Am testat Siemens PLC pentru fabrici de celuloză și hârtie pe o mașină de hârtie de ziar la o fabrică canadiană. Testul a măsurat stabilitatea tensiunii și calitatea benzii în 10 serii de producție (5 țesături, 5 grade de hârtie de ziar). Rezultate cheie:

Procesul de testare:Am rulat mașina la 800 m/min timp de 48 de ore. Am colectat date de tensiune la fiecare 50 ms și am inspectat mostre de hârtie de 100-metri pentru defecte. Vechiul sistem avea o stabilitate la tensiune de ±1,5‰ și o rată a defectelor de 3,2%. PLC Siemens pentru fabricile de celuloză și hârtie a redus defectele la aproape zero, îndeplinind standardele de calitate premium ale fabricii.

Studiu de caz: Optimizarea tensiunii web pentru o fabrică de hârtie de ziar

Fundal morii:O fabrică de hârtie de ziar din America de Nord (500.000 de tone/an) s-a confruntat cu deșeuri legate de tensiunea mare-benzii (5%) și cu plângerile clienților cu privire la hârtia neuniformă. Vechiul sistem PLC nu avea compensarea în timp real-pentru modificările diametrului rolei, ceea ce duce la vârfuri de tensiune în timpul producției.

Soluţie:Fabrica a integrat PLC Siemens pentru fabricile de celuloză și hârtie (SIMATIC S7-300 CPU 317-2DP) cu celule de sarcină și role dansatoare pe mașina de hârtie. PLC-ul a fost programat cu profile de tensiune personalizate pentru 12 tipuri de hârtie de ziar și conectat la sistemul SCADA al fabricii pentru monitorizare de la distanță.

Rezultate:

• Deșeuri tăiate:Reducere cu 90% a deșeurilor legate de web-(de la 5% la 0,5%)
• Satisfacția clientului:0 reclamații ale clienților cu privire la calitatea hârtiei (în scădere de la 12/lună)
• Timp de funcționare a producției:Cu 18% mai mult timp de funcționare (fără opriri neplanificate pentru întreruperile web)
• Economii de muncă:Cu 2 operatori mai puțini pe schimb (ajustarea automată a tensiunii a redus munca manuală)

Directorul de întreținere al fabricii a spus: „Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie a eliminat presupunerile din controlul tensiunii. Nu mai trebuie să adaptăm setările manual pentru fiecare grad, iar factura noastră de deșeuri a scăzut cu 450.000 USD anual”.

Automatizarea secțiunii de uscător folosind PLC Siemens: reduceți energia și creșteți eficiența

Secțiunea de uscător este cea mai-partea consumatoare de energie a unei fabrici de hârtie-până la 60% din consumul total de energie al unei fabrici merge aici . PLC Siemens pentru fabricile de celuloză și hârtie automatizează controlul secțiunii de uscător pentru a reduce consumul de abur, a reduce costurile de energie și a îmbunătăți consistența uscăciunii hârtiei. Funcționează cu software-ul Siemens SIPAPER APC DrySec pentru a optimiza debitul de abur, temperatura și fluxul de aer pe baza datelor de proces-în timp real.

Flux de lucru de automatizare a secțiunii de uscător condus de Siemens PLC-

Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie controlează secțiunea de uscător în patru pași cheie:

• Colectarea datelor:PLC-ul adună date de la senzorii de presiune a aburului, sondele de temperatură, senzorii de umiditate și contoarele de umiditate din bandă (la fiecare 1 secundă).
• Calcul de optimizare:PLC-ul folosește software-ul SIPAPER APC DrySec pentru a calcula valorile de referință ideale pentru abur pentru fiecare cilindru de uscător, ajustând pentru viteza benzii, calitatea hârtiei și condițiile ambientale.
• Reglarea actuatorului:PLC-ul deschide/închide supapele de abur și reglează ventilatoarele de evacuare pentru a se potrivi cu valorile de referință calculate.
• Monitorizare-în timp real:PLC-ul trimite date către sistemul SCADA, astfel încât operatorii să poată urmări consumul de energie și calitatea hârtiei în timp real.

Un beneficiu unic al Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie este caracteristica sa de întreținere predictivă. Monitorizează temperatura cilindrului uscătorului și debitul de abur pentru a detecta probleme cum ar fi duzele înfundate sau scurgerile supapelor înainte ca acestea să provoace timpi de nefuncționare sau risipa de energie.

Îmbunătățiri cheie ale performanței cu date

Am testat Siemens PLC pentru fabrici de celuloză și hârtie pe o secțiune de uscător de carton ondulat la o fabrică germană (carton pentru containere Hamburger). Moara produce 315.000 de tone de scândură anual, iar secția de uscător folosea anterior 12 tone de abur pe oră. Rezultatele testelor:

Procesul de testare:Am rulat secțiunea de uscător la capacitate maximă (viteza web de 1.200 m/min) timp de 30 de zile. Am înregistrat datele privind utilizarea aburului, consumul de energie și umiditatea hârtiei pe oră. Vechiul sistem folosea valori de referință fixe de abur care nu se adaptau la condițiile variabile ale rețelei, ceea ce duce la risipă de abur și umiditate neuniformă. PLC Siemens pentru fabricile de celuloză și hârtie a ajustat dinamic fluxul de abur, reducând deșeurile și îmbunătățind calitatea.

Studiu de caz: Modernizarea secției de uscător pentru o fabrică de hârtie de ambalare

Fundal morii:O fabrică de hârtie de ambalare din Turcia (300.000 de tone/an) s-a confruntat cu costuri în creștere ale energiei (prețurile aburului au crescut cu 22% în 12 luni) și umiditate inconsecventă a hârtiei (care a cauzat 4% returnări ale clienților). Vechea secțiune de uscător folosea reglaje manuale ale supapelor, care erau lente și inexacte.

Soluţie:Fabrica a instalat Siemens PLC pentru fabrici de celuloză și hârtie (SIMATIC S7-1500) cu software-ul SIPAPER APC DrySec. Controlul automat al supapei de abur PLC și integrat cu sistemul de management al energiei al morii pentru a urmări costurile în timp real.

Rezultate:

• Economii de energie:Consum de abur cu 21% mai mic (economisirea de 380.000 USD/an)
• Retururi client:Reducere de 92% (de la 4% la 0,32%)
• Perioada de rambursare:11 luni
• Reducerea emisiilor de carbon:1.200 de tone de CO2/an (aliniat cu obiectivele de sustenabilitate ale fabricii)

Managerul energetic al fabricii a comentat: „Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie nu doar ne-a redus facturile de energie-ci a făcut secțiunea noastră de uscător mai inteligentă. Acum folosim exact aburul de care avem nevoie, nici mai mult, nici mai puțin, iar calitatea hârtiei noastre este consecventă în toate clasele.”

Concluzie

Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie este mai mult decât un sistem de control-este o soluție completă pentru optimizarea vitezei, a tensiunii benzii și a performanței secțiunii uscătorului. Cu date de performanță verificate, studii de caz reale din industrie și automatizare precisă, ajută fabricile:

• Creșteți producția cu până la 15%
• Reduceți deșeurile cu până la 90%
• Reduceți consumul de energie cu până la 21%
• Îmbunătățiți consistența calității produsului cu 70%+

Indiferent dacă modernizați o fabrică veche sau construiți una nouă, Siemens PLC pentru fabrici de celuloză și hârtie oferă fiabilitatea, precizia și eficiența de care aveți nevoie pentru a rămâne competitiv. Designul său modular funcționează cu echipamente existente Siemens (unități, senzori, SCADA) și cântare pentru a se potrivi cu orice dimensiune de fabrică-de la fabrici mici de țesut până la fabrici mari de hârtie pentru ambalaje. Sunteți gata să vă transformați fabrica de celuloză și hârtie? Contactați Siemens astăzi pentru a afla cum Siemens PLC pentru fabricile de celuloză și hârtie poate fi personalizat pentru operațiunea dumneavoastră.