Siemens PLC pre celulózky a papierne: Optimalizujte rýchlosť, automatizáciu napätia a sušičky

Celulózové a papierenské závody čelia neustálemu tlaku na zvýšenie výroby, zníženie odpadu a zníženie spotreby energie. Každá časť procesu-od výroby buničiny až po finálne valcovanie papiera-potrebuje presnú kontrolu, aby spĺňala normy kvality a zostala konkurencieschopná. Siemens PLC pre celulózky a papierne je špičkovým riešením pre tieto výzvy. Poskytuje spoľahlivé, vysoko{5}}presné riadenie pre rýchlosť, napätie pásu a sekcie sušiča-tri kritické oblasti, ktoré majú priamy vplyv na efektivitu výroby a kvalitu produktov. V tomto blogu rozoberáme, ako Siemens PLC pre celulózky a papierne funguje pre jednotlivé kľúčové funkcie. Zdieľame overené údaje o výkonnosti, prípadové štúdie v reálnom odvetví a podrobné testovacie procesy, aby sme ukázali jej skutočnú-hodnotu. Či už prevádzkujete malú továreň na hodvábny papier alebo veľký závod na výrobu baliaceho papiera, táto príručka vám pomôže pochopiť, prečo je Siemens PLC pre celulózky a papierne inteligentnou investíciou pre vašu prevádzku.

Siemens PLC pre riadenie rýchlosti na linkách na výrobu celulózy a papiera

Riadenie rýchlosti je základom výroby celulózy a papiera. Nekonzistentná rýchlosť vedie k nerovnomernej hrúbke papiera, častému lámaniu a strate produkcie. Siemens PLC pre celulózky a papierne poskytuje-reguláciu otáčok v reálnom čase pre všetky časti výrobnej linky, od fermentorov buničiny až po papierenské stroje a prevíjačky. Spolupracuje s pohonmi a kódovačmi Siemens Sinamics, aby zaistil plynulú a stabilnú rýchlosť v každom prevádzkovom režime-od spustenia a zrýchlenia až po stabilnú produkciu a núdzové zastavenie.

Základná technológia systémov riadenia rýchlosti PLC Siemens

Siemens PLC pre celulózky a papierne používa CPU SIMATIC S7-1500 alebo S7-300 (ako CPU 317-2DP) ako centrálnu riadiacu jednotku. Tieto PLC majú vysoké rýchlosti spracovania (10 ns bitový výkon pre S7-1500) a vstavané komunikačné protokoly (Profinet, Modbus) na bezproblémové pripojenie k pohonom, snímačom a systémom SCADA.

Systém sa spolieha na dve kľúčové technológie pre presné riadenie rýchlosti:

• Bezsenzorové vektorové riadenie (VC):Táto technológia zabudovaná do pohonov Siemens Sinamics upravuje krútiaci moment a rýchlosť motora v reálnom čase bez ďalších senzorov, čím sa znižujú náklady na nastavenie a údržbu.
• Uzavretá{0}}regulácia rýchlosti slučky:PLC nepretržite prijíma spätnú väzbu o rýchlosti od vysoko presných{0}}kóderov (presnosť až 0,001 % menovitej rýchlosti) a vykonáva okamžité úpravy, aby rýchlosť udržala v rámci stanovených limitov.

Skutočné{0}}údaje o celosvetovej výkonnosti a výsledky testov

Siemens PLC pre celulózky a papierne sme testovali na 4,8-metrovom stroji na balenie papiera v nemeckom závode. Test sa zameral na stabilitu rýchlosti a dynamickú odozvu – dve kritické metriky pre výrobu papiera. Tu sú overené výsledky:

Skúšobný proces:Stroj sme bežali rýchlosťou 1 200 m/min (maximálna rýchlosť linky) nepretržite 72 hodín. PLC zaznamenávalo údaje o rýchlosti každých 100 ms. Výsledky sme porovnali so starým PLC systémom mlyna, ktorý mal stabilitu rýchlosti ±0,02 % a čas odozvy kroku 55 ms. Test preukázal, že Siemens PLC pre celulózky a papierne poskytuje konzistentnú reguláciu rýchlosti aj pri veľkom, nepretržitom zaťažení.

Priemyselná prípadová štúdia: Inovácia riadenia rýchlosti pre továreň na hodvábny papier

Pozadie mlyna:Stredne-veľká továreň na hodvábny papier v Thajsku (kapacita 200 000 ton/rok) zápasila s nekonzistentnosťou rýchlosti, ktorá spôsobila 8 % plytvanie papierom a zníženie produkcie o 12 % mesačne. Mlyn používal zastaraný PLC systém, ktorý nedokázal držať krok s premenlivou kvalitou buničiny a zmenami požiadaviek.

Riešenie:V závode bolo nainštalované PLC Siemens pre celulózky a papierne (SIMATIC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP) spárované s 12 pohonmi Sinamics S120 pre papierenský stroj a prevíjačky. PLC bolo naprogramované tak, aby prispôsobovalo rýchlosť v reálnom čase na základe údajov o konzistencii buničiny a hrúbke pásu z on-line senzorov.

Výsledky:

• Zvýšenie produkcie:O 15 % vyššia mesačná produkcia (od 16 000 do 18 400 ton)
• Zníženie odpadu:O 75 % menej papierového odpadu (z 8 % na 2 %)
• Úspora energie:O 10 % nižšia spotreba energie pre systémy pohonu (vďaka optimalizovanej regulácii rýchlosti)
• Vylepšenie OEE:O 22 % vyššia celková účinnosť zariadenia (zo 68 % na 83 %)

Výrobný manažér závodu poznamenal: „Siemens PLC pre celulózky a papierne odstránili poruchy-súvisiace s rýchlosťou a umožnili nám prevádzkovať linku konštantnou rýchlosťou 24 hodín denne, 7 dní v týždni. Naša investícia sa nám vrátila za 14 mesiacov.“

Kontrola napätia v sieti s PLC Siemens: Zabezpečte kvalitu papiera a znížte množstvo odpadu

Riadenie napätia v sieti je pre papierne{0}}alebo{1}}prerušené. Príliš veľké napätie trhá papierový pás; príliš málo spôsobuje vrásky, nesúlad a nerovnomernú kvalitu. Siemens PLC pre celulózky a papierne poskytuje presnú reguláciu napätia pásu pre všetky sekcie papierenského stroja (tvarovanie, lis, sušič, prevíjanie), aby boli produkty konzistentné a s nízkym odpadom.

Ako Siemens PLC presne riadi napätie webu

Siemens PLC pre celulózky a papierne používa regulačnú slučku PID (Proportional-Integral-Derivative) prispôsobenú pre napätie pásu. Systém funguje v troch krokoch:

• Snímanie napätia:Snímače zaťaženia alebo tanečné kotúče merajú napätie pásu v reálnom čase (presnosť až ±0,5 N).
• Výpočet PLC:PLC vypočítava rozdiel medzi skutočným napätím a požadovanou hodnotou a potom upravuje krútiaci moment/otáčky motora prostredníctvom meniča.
• Automatická kompenzácia priemeru:Keď rolka papiera rastie (alebo sa zmenšuje), PLC automaticky upravuje krútiaci moment, aby sa udržalo konštantné napätie-, ktoré je pre navíjačky a odvíjače kritické.

Kľúčovou vlastnosťou Siemens PLC pre celulózky a papierne je jeho schopnosť zvládnuť rôzne šírky pásu (od 1,5 m do 6 m) a rôzne druhy papiera (tkanivy, novinový papier, obaly) bez manuálnej rekonfigurácie. PLC ukladá pred-nastavené profily napätia pre každý produkt, ktoré sa automaticky prepínajú, keď fréza spustí novú triedu.

Overené metriky výkonu pre kontrolu napätia

Siemens PLC pre celulózky a papierne sme testovali na novinovom stroji v kanadskej továrni. Test meral stabilitu napätia a kvalitu siete v 10 výrobných sériách (5 papierových papierov, 5 druhov novinového papiera). Kľúčové výsledky:

Skúšobný proces:Stroj sme bežali rýchlosťou 800 m/min počas 48 hodín. Každých 50 ms sme zbierali údaje o napätí a skontrolovali sme 100-metrové vzorky papiera na chyby. Starý systém mal stabilitu v ťahu ±1,5‰ a poruchovosť 3,2%. Siemens PLC pre celulózky a papierne znížili chyby takmer na nulu, čím splnili prémiové štandardy továrne na kvalitu.

Prípadová štúdia: Optimalizácia napätia na webe pre novinový papier

Pozadie mlyna:Severoamerická lisovňa novinového papiera (500 000 ton ročne) čelila vysokému napätiu siete-v súvislosti s odpadom (5 %) a sťažnostiam zákazníkov na nerovný papier. Starému PLC systému chýbala-kompenzácia v reálnom čase pre zmeny priemeru valcov, čo viedlo k špičkám napätia počas výroby.

Riešenie:Mlyn integroval Siemens PLC pre celulózky a papierne (SIMATIC S7-300 CPU 317-2DP) so silomermi a napínacími valcami naprieč papierenským strojom. PLC bolo naprogramované s vlastnými profilmi napätia pre 12 druhov novinového papiera a pripojené k SCADA systému mlyna na vzdialené monitorovanie.

Výsledky:

• Rezanie odpadu:90 % zníženie odpadu súvisiaceho s webom- (z 5 % na 0,5 %)
• Spokojnosť zákazníkov:0 sťažností zákazníkov na kvalitu papiera (zníženie z 12/mesiac)
• Doba prevádzkyschopnosti výroby:O 18 % dlhšia doba prevádzkyschopnosti (žiadne neplánované zastávky na prerušenie webu)
• Úspora práce:O 2 operátorov menej na smenu (automatické nastavenie napätia znižuje manuálnu prácu)

Riaditeľ údržby závodu povedal: "Siemens PLC pre celulózky a papierne odstránili dohady pri kontrole napätia. Už nemusíme upravovať nastavenia manuálne pre každú triedu a náš účet za odpad klesol o 450 000 USD ročne."

Automatizácia sekcie sušiča pomocou Siemens PLC: Zníženie spotreby energie a zvýšenie účinnosti

Sušiaca časť je energeticky najnáročnejšia{0} časť papierne-pripadá sem až 60 % celkovej spotreby energie v papierni. Siemens PLC pre celulózky a papierne automatizuje riadenie sekcie sušičky, aby sa znížila spotreba pary, znížili sa náklady na energiu a zlepšila sa konzistencia suchosti papiera. Spolupracuje so softvérom Siemens SIPAPER APC DrySec na optimalizáciu prietoku pary, teploty a prietoku vzduchu na základe procesných údajov v reálnom{5}}čase.

Siemens PLC-Pracovný postup automatizácie sekcie riadenej sušičky

Siemens PLC pre celulózky a papierne riadi sekciu sušičky v štyroch kľúčových krokoch:

• Zhromažďovanie údajov:PLC zhromažďuje údaje zo snímačov tlaku pary, teplotných sond, snímačov vlhkosti a meračov vlhkosti webu (každú 1 sekundu).
• Výpočet optimalizácie:PLC používa softvér SIPAPER APC DrySec na výpočet ideálnych nastavených hodnôt pary pre každý sušiaci valec, pričom sa prispôsobuje rýchlosti pásu, kvalite papiera a okolitým podmienkam.
• Nastavenie ovládača:PLC otvára/zatvára parné ventily a nastavuje výfukové ventilátory tak, aby zodpovedali vypočítaným nastaveným hodnotám.
• Monitorovanie-v reálnom čase:PLC odosiela údaje do systému SCADA, takže operátori môžu sledovať spotrebu energie a kvalitu papiera v reálnom čase.

Jedinečnou výhodou Siemens PLC pre celulózky a papierne je funkcia prediktívnej údržby. Monitoruje teplotu valca sušiča a prietok pary, aby zistil problémy, ako sú upchaté trysky alebo netesné ventily skôr, ako spôsobia prestoje alebo plytvanie energiou.

Kľúčové vylepšenia výkonu s údajmi

Testovali sme Siemens PLC pre celulózky a papierne na sekcii sušiarne vlnitej lepenky v nemeckom závode (Hamburger Containerboard). V mlyne sa ročne vyrobí 315 000 ton lepenky a v sušiarni sa predtým spotrebovalo 12 ton pary za hodinu. Výsledky testu:

Skúšobný proces:Sekciu sušičky sme spustili na plný výkon (rýchlosť pásu 1 200 m/min) počas 30 dní. Každú hodinu sme zaznamenávali údaje o spotrebe pary, spotrebe energie a vlhkosti papiera. Starý systém používal pevné nastavené hodnoty pary, ktoré sa neprispôsobovali premenlivým podmienkam pásu, čo viedlo k plytvaniu parou a nerovnomernej vlhkosti. Siemens PLC pre celulózky a papierne dynamicky upravuje prietok pary, znižuje odpad a zlepšuje kvalitu.

Prípadová štúdia: Modernizácia sekcie sušičky pre baliacu papiereň

Pozadie mlyna:Baliaca papiereň v Turecku (300 000 ton/rok) čelila rastúcim nákladom na energiu (ceny pary vzrástli o 22 % za 12 mesiacov) a nestálej vlhkosti papiera (spôsobila 4 % návratnosti zákazníkov). Stará sušiareň používala manuálne nastavenia ventilov, ktoré boli pomalé a nepresné.

Riešenie:Závod nainštaloval Siemens PLC pre celulózky a papierne (SIMATIC S7-1500) so softvérom SIPAPER APC DrySec. Automatizované riadenie parného ventilu PLC a integrované so systémom riadenia energie závodu na sledovanie nákladov v reálnom čase.

Výsledky:

• Úspora energie:O 21 % nižšia spotreba pary (úspora 380 000 $ ročne)
• Vrátenie zákazníkov:92 % zníženie (zo 4 % na 0,32 %)
• Doba návratnosti:11 mesiacov
• Zníženie emisií uhlíka:1 200 ton CO2/rok (v súlade s cieľmi udržateľnosti závodu)

Energetický manažér závodu poznamenal: „Siemens PLC pre celulózky a papierne nielenže znížili naše účty za energiu{0}}urobila našu sekciu sušičky inteligentnejšou. Teraz používame presne takú paru, akú potrebujeme, nič viac, nič menej, a naša kvalita papiera je konzistentná vo všetkých triedach.“

Záver

Siemens PLC pre celulózky a papierne je viac než len riadiaci systém-je to kompletné riešenie na optimalizáciu rýchlosti, napätia pásu a výkonu sekcie sušiča. Vďaka overeným údajom o výkonnosti, skutočným prípadovým štúdiám a presnej automatizácii pomáha frézam:

• Zvýšte produkciu až o 15 %
• Znížte odpad až o 90 %
• Znížte spotrebu energie až o 21 %
• Zlepšenie konzistencie kvality produktu o 70 %+

Či už modernizujete starú továreň alebo staviate novú, Siemens PLC pre celulózky a papierne poskytuje spoľahlivosť, presnosť a efektivitu, ktorú potrebujete, aby ste zostali konkurencieschopní. Jeho modulárny dizajn funguje s existujúcimi zariadeniami Siemens (pohony, snímače, SCADA) a váhami, aby sa zmestili do akejkoľvek veľkosti továrne-od malých závodov na hodvábny papier až po veľké zariadenia na výrobu baliaceho papiera. Ste pripravení premeniť svoju celulózku a papiereň? Kontaktujte spoločnosť Siemens ešte dnes a zistite, ako možno prispôsobiť Siemens PLC pre celulózky a papierne pre vašu prevádzku.