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1 行業介紹

智能溫控疏水系統主要是應用于瓦楞生產線，在冷定型瓦線技術瓶頸得到徹底攻克從而實現普及運用之前，蒸汽會是紙箱生產中的不可或缺的技術手段。目前如何控制蒸汽加熱，怎樣降低耗用，大家基本上都是從設備蒸汽管道設計，加熱部件的結構設計等方面入手。該套系統相比之前的疏水系統更加智能，能準確控制管道的壓力大小，保證蒸汽的不浪費，還能對蒸汽進行二次利用，大大減少了蒸汽的消耗。

2 系統設計方案

2.1方案背景

隨著我國經濟的不斷發展,對瓦楞紙箱的需求也日益增加，目前我國瓦楞紙箱的產量位居世界第二，目前在冷定型瓦線技術瓶頸得到徹底攻克從而實現普及運用之前，蒸汽會是紙箱生產中的不可或缺的，原先的溫控疏水系統只能對蒸汽進行開關的控制，直接利用出水閥進行疏水，對蒸汽的利用率低，導致了蒸汽的浪費，增加了成本。根據老系統蒸汽利用率低下的確定，該系統進行了改善，能對蒸汽進行多次利用，是蒸汽利用率達到最大化，能大大降低用戶的成本，除了降低成本之外，該系統還能對設備的溫度進行準確的控制，使生產產品的質量得到了大范圍的提升，加快了生產速度。

智能溫控疏水系統能對整條瓦楞生產線的工作蒸汽壓力進行穩定的控制，根據蒸汽的壓力達到控制溫度的目的。在蒸汽加熱的過程中會產生大量的水，如果在管道中積累了過多的水，會導致設備溫度過低，導致成產的產品不合格，所以在溫控的功能上要在加上疏水的控制。

從綜合性價比分析，該系統采用永宏PLC控制器、威綸通HMI操作界面和SMC氣動比例閥的綜合配置性價比較高。本文主要以永宏PLC在全智能溫控疏水系統上的應用為背景，對該方案的硬件設計、軟件設計和實施結果（應用效果）等方面進行了詳細的闡述和說明。溫控疏水系統的控制系統解決方案如表1。

　　圖1智能溫控疏水系統

　　表1溫控疏水系統的控制系統解決方案

2.2  客戶需求

根據機械結構和工藝要求，智能疏水溫控系統主要是應用于瓦楞生產線，系統能對整條瓦楞生產線進行智能得控溫，并對蒸汽進行回收利用，能對管道中的蒸汽水進行排除，系統還能跟生產管理系統進行連接能根據生產的訂單進行溫度的控制，達到了智能控制。以此用來取代傳統的溫控系統，從而實現高速度、高精度、高穩定和適用性強的瓦楞紙生產。瓦楞紙產品如圖2。

總而言之，智能疏水溫控系統，相比傳統的溫控系統，最大的特點就是對蒸汽進行了二次利用，達到了節能環保的作用，也降低了生產成本，在生產過程中智能化程度也更高，能根據訂單情況進行溫度的控制；從而來實現設備的高速度、高精度和高穩定性。智能溫控疏水系統的具體工藝及功能要求如表2。

圖2 瓦楞紙產品

表2 疏水溫控工藝及功能要求

表3 溫控疏水系統的設計參數　

圖3 溫控疏水系統的實物效果圖

2.3 解決方案

根據控制及工藝要求，溫控疏水系統控制方案主要包括系統硬件設計和系統軟件設計；其中系統硬件設計包括硬件（產品）配置、機械（設備）結構和電氣（原理）控制等三部分；系統軟件設計包括流程控制、I/O配置和程序設計等三部分；溫控疏水系統設計參數如表3；溫控疏水系統的實物圖如圖3。

基于上述各項技術指標，溫控疏水系統方案架構如圖4；本方案控制系統采用永宏FBs系列功能控制型PLC控制器，可以實現64點模擬量的控制；上位機采用威綸操作界面，用于進行自動運行監控、手動操作調試、系統參數設置和I/O點監控等用戶操作；比例閥采用SMC電動比例閥，用模擬量進行比例閥打開比例的控制。

3 系統硬件設計

溫控疏水系統硬件設計主要包括三部分：硬件（產品）配置、機械（設備）結構和電氣（原理）控制；其中硬件配置主要對電氣產品的配置進行了闡述說明，機械結構主要對結構的組成和結構的解析進行了闡述說明，電氣控制主要對主電路控制和控制電路控制等進行了闡述說明。溫控疏水系統硬件設計架構圖如圖5。

3.1 硬件（產品）配置

溫控疏水系統的控制單元選用永宏FBs-60MCT2-ACPLC（主機）、4塊FBs-4A2D（I/O）模塊和FBs-CM25E（通訊）模板，同時操作單元選用威綸通10寸觸 摸屏；控制單元有6個點動比例閥；執行單元選用氣缸、排水閥、吹氣閥和繼電器等；檢測單元選用溫度傳感器和壓力傳感器等。整套配置方案能夠幫助客戶節約很多系統成本，提高生產效能。溫控疏水系統硬件清單如表4；溫控疏水系統硬件配置如圖6。

3.2 機械（設備）結構

智能溫控疏水系統由2個部分組成，分別為單面機部分跟熱板部分，單面機部分主要由一個電動比例閥跟1個汽水分離灌多個閥門跟排水閥組成，熱板部分主要由3個點動比例閥，3個汽水分離罐跟多個閥門組成，通過汽水分離罐對蒸汽進行二次利用，把水留在罐中，二次蒸汽輸送給預熱缸使用。整體（設備）結構如圖7，整體（設備）結構（主要控制部件）解析如圖8。

智能溫控疏水系統主要控制部件主要分為溫度控制部分跟管道內積水排水部分；其中溫度控制部分主要控制瓦楞成產線各個機構的蒸汽壓力，通過蒸汽壓力達到控制溫度的目的，積水排水部分主要是通過排水閥把冷凝水排出管道。智能溫控疏水系統控制部件如圖9。

表4 溫控疏水系統的硬件明細表

圖7 溫控疏水系統的主體結構圖

圖6 溫控疏水系統的硬件配置圖

圖8 溫控疏水系統的結構解析圖

圖4 溫控疏水系統的系統方案架構圖

圖5 溫控疏水系統硬件設計架構圖

圖9 智能溫控疏水系統的排水部件

圖10 智能溫控疏水系統的溫控部件

圖11 智能溫控疏水系統的主電路原理接線圖

圖12 智能溫控疏水系統的控制電路原理PLC主機接線圖

圖13 智能溫控疏水系統的PLC電氣控制柜元器件實際接線圖

圖14 智能溫控疏水系統電氣控制柜元器件實際接線圖

圖15 智能溫控疏水系統的系統軟件設計架構圖

 智能溫控疏水系統除了排水系統還有個智能溫控系統，溫控系統的部件如圖10。

3.3 電氣（原理）控制

智能溫控疏水系統的電氣控制主要分為電氣控制柜分布圖和電氣控制原理接線圖兩部分；其中電氣控制原理接線圖又包括了主電路控制接線圖和PLC控制電路接線圖。智能溫控疏水系統的電氣（原理）控制的組成方式如圖11、12。

智能溫控疏水系統的電氣控制中的電氣控制柜分布圖主要是對PLC、電源、電動比例閥、排水閥門和繼電器等電子元器件的布局以及分布安裝位置進行了詳細的規劃。PLC的電氣控制柜實際接線圖如圖13。子控制的電氣控制柜實際接線圖如圖14。

4 系統軟件設計

智能溫控疏水系統的系統軟件設計主要包括三部分：流程（工藝&控制）控制、I/O點配置和程序設計；其中流程控制主要對工藝流程和控制流程進行了闡述說明，I/O點配置主要對PLC輸入輸出點配置進行了闡述說明，程序設計主要對PLC程序和HMI程序進行了闡述說明。智能溫控疏水系統的系統軟件設計架構圖如圖15。

4.1 流程控制

4.1.1 工藝流程

智能溫控疏水系統主要的流程就是，根據客戶設置的壓力通過點動比例閥對管道進行蒸汽壓力的控制，然后利用汽水分離罐對蒸汽進行二次利用，把水留在罐體內，然后把二次蒸汽輸送給預熱缸進行二次利用，減少蒸汽的損耗，當汽水分離罐內的水到達排水位時，排水閥門打開跟進氣閥門同時打開，增加罐內壓力，增快排水速度。智能溫控疏水系統的工藝流程如圖16。

4.2 I/O點配置

4.2.1 PLCI/O點配置

根據智能溫控疏水系統的工藝流程和控制流程的具體要求，進行了永宏PLC程序I/O點配置。智能溫控疏水系統的永宏PLC輸入點配置如表5，輸出點配置表如表6。

4.3 程序設計

4.3.1 PLC程序設計

4.3.1.1參數設置程序

在進行智能溫控疏水系統的PLC整體程序設計和規劃時，有些固定參數可以根據客戶提供的參數進行設定，1，當管道內蒸汽達到7mpa是設備溫度為165℃，當管道內蒸汽壓力達到6mpa是管道內溫度為155℃，當管道內真氣壓力為5mpa是管道內溫度為143攝氏度，根據提供的壓力跟溫度的對應表來進行設局的設定。智能溫控疏水系統的PLC參數設置程序&設置表格如圖17。

4.3.1.2 跟生產管理plc通訊控制

智能溫控疏水系統回根據生產產品的種類進行溫度的控制，設備生產產品的規格會通過通訊傳輸給plc。跟生管plc通訊控制程序如圖18，通訊控制設置表格如圖19。

4.3.1.2 利用模擬量30.PID指令對溫度進行控制

在對設備進行溫度進行控制室，利用30號PID指令通過對管道內的蒸汽壓力進行控制，然后通過蒸汽的壓力進行溫度的控制。模擬量PID控制如圖20。

4.3.2 HMI畫面設計

4.3.2.1 自動控制畫面

智能溫控疏水系統的自動控制畫面主要用于進行功能選擇、生產狀態（生產模式&產量&報警信息）以及功能畫面切換等信息顯示和相關功能操作。智能溫控疏水系統的自動控制畫面如圖21。

4.3.2.2 坑機操作界面

坑機操作界面主要是用于對坑機的當前運行參數進行操作跟監控。坑機操作界面如圖22。

圖16 智能溫控疏水系統的工藝流程圖

表5 智能溫控疏水系統PLC輸入點配置表

表6 智能溫控疏水系統PLC輸出點配置表

圖17 智能溫控疏水系統參數設置程序&設置表格

圖18 跟生管plc通訊控制程序

圖19 跟生管plc通訊控制設置表格

圖20 模擬量PID控制程序

4.3.2.3參數設置畫面

裱紙機的參數設置畫面主要用于進行動作時間和脈沖參數進行設定。裱紙機的參數設置畫面如圖23。系統PID參數設置畫面如圖24。

4.3.2.4報警查詢畫面

智能溫控疏水的報警查詢畫面主要用于進行運行時各個動作的實時報警信息查詢和故障現象復位。智能溫控疏水系統的報警查詢畫面如圖25。

　　圖21 智能溫控疏水系統控制畫面

5 難點重點解決

5.1 要保證設備在運行過程中，設備的工作溫度能穩定盡量不波動。

設備在高速運行過程中，如果利用溫度傳感器信號進行溫度控制，設備的表面溫度的波動較大，最后解決方案為控制蒸汽的壓力來達到控制溫度的目的。蒸汽壓力轉換溫度計算表如圖26。模擬量PID控制程序如圖27。

5.2 根據不同產品能智能得控制溫度

圖22 坑機操作畫面

圖23 智能溫控疏水參數設置畫面

圖24 PID參數設置畫面

圖25 智能溫控疏水系統報警查詢畫面

圖26 裱紙機底紙給紙伺服運行頻率計算公式

不同產品需要的溫度就不同，利用plc跟生管plc進行通訊，根據得知到的生產材質跟生產的長度，進行計算，提前進行降溫或提前進行升溫，達到智能控溫的效果。跟生管plc通訊程序如圖28。

6 結論（實施結果）

通過現場調試，智能溫控疏水系統相比原先的溫控系統，有很大的優勢。1.相比原先的系統該套系統更加的節能，能對蒸汽進行二次利用，大大降低了客戶的成本。2.更加直觀跟智能，能在觸摸屏上對各個部位的溫度進行監控跟設置，系統還能根據生管系統下的訂單自動進行溫度的調整，還提高了整條產線的自動化程度和生產效率。智能溫控疏水系統在包裝行業領域得到了越來越廣泛的應用，以節能環保，便捷方便，更加智能同時也得到了越來越多客戶的認可。智能溫控疏水系統跟傳統系統對比表如表7，智能溫控疏水系統生產產品實物如圖29。

圖27裱紙機底紙給紙伺服運行頻率計算程序

圖28 生管PLC通訊程序圖

表7 智能溫控系統優劣對比表

圖29 生產產品實物圖