近幾年來，隨著國外紙機先進通風技術的引進，減少消耗、降低成本的要求越來越嚴，現(xiàn)在有許多新上紙機都采用了密閉氣罩，與傳統(tǒng)的半敞開氣罩相比，密閉氣罩在降低紙機的蒸汽消耗與電力消耗，帶來可觀的經(jīng)濟效益的同時，還可以改善紙機操作環(huán)境，保證生產(chǎn)正常運行。

　　1緒論

　　1.1密閉氣罩結構形式

　　密閉氣罩將烘干部嚴密地包圍起來，罩內空氣與車間空氣完全隔離，使紙張生產(chǎn)不受外部環(huán)境的影響，保證紙張質量和紙機安全生產(chǎn)。密閉氣罩的結構：罩板為“三明治”結構，內側為防銹鋁平板，外側為防銹鋁波紋板，中間夾10~15厘米的保溫棉。采用鋁型材網(wǎng)絡式骨架，板與板之間為可拆插式迷宮結構，輔以橡膠密封條，最大限度地消除熱橋，阻礙氣罩內外的熱傳遞。整個氣罩采用內框架結構，固定在紙機機架上。氣罩操作側設有電動提升門傳動側有手拉滑動門，門采用特殊的密封方式，氣罩內還設有照明和消防系統(tǒng)。其中照明系統(tǒng)采用36安全電壓，確保生產(chǎn)的安全。

　　1.2熱回收裝置結構

　　紙機干燥部采用密閉氣罩后排風的溫度升高、濕度增大、熱焓值高，應采用熱回收裝置回收排風余熱。氣--氣熱回收裝置采用模塊化制作工藝，一般分為匯風段、換熱段、回風段3個部分。其中匯風段、回風段主要起引導氣流的作用回收熱量主要靠熱交換段，熱交換段換熱元件為不銹鋼或防銹鋁管，采用列管式結構，矩形形布置。換熱流體交叉逆流布置，其中氣罩排風走管程，新鮮空氣走殼程。熱回收裝置設計有自動噴淋清洗裝置，定時清洗換熱管，而且換熱管可以人工清理和拆卸更換，避免了換熱管,由于紙毛堵塞和結垢導致設備失效的可能性。

　　1.3氣罩通風系統(tǒng)

　　烘干過程產(chǎn)生的濕熱空氣，通過設在密閉氣罩上部的匯風道進入一級氣--氣熱回收裝置，進行余熱回收后送到第二級氣5氣熱回收裝置繼續(xù)回收余熱。氣罩袋區(qū)送風系統(tǒng)將新風經(jīng)一級氣--氣熱回收裝置預熱后，再經(jīng)蒸汽加熱器加熱至左右通過管道送入袋區(qū)吹風箱和紙幅進出口吹風箱。第二級氣--氣熱回收裝置用來預熱室外新風送至車間吊頂，加熱車間頂棚

　　防止頂棚在春冬季凝露滴水（流程圖件下圖）

　　圖1密閉氣罩系統(tǒng)工藝流程圖

　　氣罩通風系統(tǒng)還設有多種控制系統(tǒng)，并對氣罩送風溫度、排風濕度、零壓位進行自動控制。

　　2密閉氣罩控制系統(tǒng)設計

　　2.1造紙機對控制系統(tǒng)的要求

　　本密閉氣罩控制系統(tǒng)主要有5個風機來控制氣罩的進氣與排氣，5臺風機由各自的ABB變頻器調速裝置驅動，變頻器輸出的頻率即對應電機相應的速度，考慮到性價比，采用開環(huán)控制。該系統(tǒng)的控制采用西門子PLC作為控制核心，根據(jù)密閉氣罩內的溫度、濕度、壓力的變化狀況來控制風機的速度，并采用上位機操作終端，其主要功能有：啟動／停止變頻器、控制蒸汽閥門的開度、顯示變頻器的輸出頻率、具有運行、故障顯示等。

　　正常運行密閉氣罩控制系統(tǒng)的要求基本有以下幾點：

　　(1)系統(tǒng)運行時，能夠實時顯示各進出氣點的溫度及濕度值，并根據(jù)溫濕度的變換調節(jié)相應風機的轉速，使氣罩溫濕度達到系統(tǒng)的要求。

　　(2)根據(jù)氣罩內溫度的變化，實時調整蒸汽閥的開度，從而達到調節(jié)溫度的效果；

　　(3)可以控制上升門的上升與下降，保證氣罩的密閉；

　　(4)系統(tǒng)通過對消防閥的控制，確保紙機生產(chǎn)安全性；

　　(5)各分部具有手動、自動功能，必要的顯示功能，如實時風機速度、進出風溫度、各消防點溫度、運行狀態(tài)、故障信號等；

　　2．2系統(tǒng)硬件選擇與設計

　　硬件的選擇由系統(tǒng)的控制精度、響應時間、性價比和可靠性決定。

　　本系統(tǒng)的核心為PLC及變頻器。變頻器采用ABB--ACS510，該變頻器

　　PLC采用了西門子315—2DP，具有可靠性高、抗干擾能力強的特點。

　　圖2控制系統(tǒng)結構圖

　　在蒸汽閥門的選擇上，我們選擇山東華沃集團生產(chǎn)的。具有動作靈敏、連線簡單、流

　　量大、體積小、調節(jié)精度高等特點

　　2．3控制系統(tǒng)軟件設計

　　本系統(tǒng)PLC程序設計采用模塊化結構，各種功能以子程序實時調用實現(xiàn)，程序采用循環(huán)掃描方式對按鍵和溫度數(shù)據(jù)進行處理，提高程序執(zhí)行效率，程序的通用性強，并具有必要的保護功能和一定的智能性。

　　程序設計主要是利用PLC實現(xiàn)改進的PID控制算法，PLC自身集成了PID控制算法軟件模塊FB41。程序設計將數(shù)值輸出分為四部分考慮(軟件流程圖所示)。PID是工程中最常用的控制器。在計算機控制系統(tǒng)中，使用的是數(shù)字PID控制器。

　　模糊自適應PID是在常規(guī)PID控制的基礎上，應用模糊集合理論建立參數(shù)與蒸汽壓力偏差絕對值|e|、偏差變化絕對值。I之間的二元關系。

　　當溫度小于下限時，數(shù)值滿量程輸出，即在當前周期內，閥門開到最大；當溫度大于高限時，數(shù)值零輸出，即在當前周期內，閥門關到最小：當溫度處于高、低限之間時，進入PID模塊軟件，為防止超調過大，先執(zhí)行PD控制算法，當誤差小于閾值e后，再執(zhí)行PID控制算法。其運算結果決定輸出數(shù)值的大小，從而決定蒸汽閥門的開度。

　　圖3軟件系統(tǒng)流程

　　(1)初始化程序設計：包括對變頻器速度初始化和蒸汽閥門初始化，以及系統(tǒng)的試運行程序。

　　(2)模擬量采集程序設計：對每個溫度、濕度、壓力等進行測試采集。

　　(3)風機控制程序設計：由蒸汽管道的各溫濕度測試點將數(shù)據(jù)采集到PLC，當溫度或濕度過大時，PLC通過控制變頻器來控制風機的速度。

　　(4)報警程序：當各個消防溫度測試點高于設定消防溫度時，則產(chǎn)生報警信息，同時關閉蒸汽閥門，打開消防閥，并在上位機上顯示告警。

　　3結束語

　　本次密閉氣罩控制系統(tǒng)的設計采用西門子S7—300系列的PLC完成對數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)視。有工控機通過WINCC軟件完成人機界面的數(shù)據(jù)交換，將模糊算法與現(xiàn)有的軟件模塊FB41相結合，實現(xiàn)模糊PID控制。

　　本系統(tǒng)一次性改造的投入并不大，適合于中小型造紙機的自動化改造。應用該系統(tǒng)可以快速地提高產(chǎn)量，投資見效快，節(jié)能效果明顯，減輕了工人的勞動量，減少了維修次數(shù)。此系統(tǒng)已在臨沂一家紙廠投入運行，造紙機的各項指標均有很大的提高，得到了用戶的肯定和認可。

　　作者簡介：

　　王道河，1984年3月生，男，研究生，青島科技大學，自動化與電子工程學院，研究方向為智能儀器、圖像處理。山東省青島市四方區(qū)鄭州路53號231郵箱郵編266042聯(lián)系電話15166046139E-mail：xueshanfeihuhao11@163.com

　　王金利：1982年8月生，男，研究生，青島科技大學，自動化與電子工程學院，研究方向為智能儀器、復雜背景下目標跟蹤。山東省青島市四方區(qū)鄭州路53號231郵箱郵編266042聯(lián)系電話15253250116E-mail：wangjinlion@163.com