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摘要：材料成分以及制造工艺，都会影响制浆造纸质量，因此需要研究能够控制制浆造纸质量最优的方法。传统方法采用的控制技术为单项控制，导致纸张中出现过量杂质、缺损等质量问题，因此研究基于PLC的制浆造纸质量最优控制方法。可见基于PLC的控制方法性能更佳。
关键词：PLC;制浆造纸;质量控制;方法研究
引言：
纸是人类日常生活的必需品，同时又是文化的载体，因此造纸行业在现有技术的发展下，不断优化自身的制浆造作工艺及流程。根据调查资料显示，截止到2018年年底，全国制浆的总生产量约为7201万吨，国内的纸及纸板消费量，达到了10439万吨，可见时代发展背景下，中国的造纸工业面临着极大的机遇与挑战。为此传统方法参考文献的研究内容，提出了制浆造纸质量控制方法。此次研究在传统方法的基础上，将PLC技术与相关设备投入到制浆造纸质量最优控制之中，利用PLC批量输入、批量输出等特点，优化传统控制方法。
一、基于PLC的制浆造纸质量最优控制方法
（一）建立制浆造纸质量红外模型
制浆造纸材料成分直接影响制浆造纸工艺，而近红外光谱可以反映制浆、磨浆以及打浆过程中，制浆原材料的基本信息，因此结合化学计量学方法建立红外模型，实时监控制浆造纸质量。
（二）打浆过程控制
通过对制浆造纸成分、制浆造纸工艺的优化控制，实现对打浆过程的优化。打浆过程中的浆浓、浆速、温度、盘磨机功率、电机负载等因素，都直接影响打浆效果，从而影响纸张的质量。因此根据建立的红外模型、设置的控制链和负载分配方式，对打浆过程中的比能量和打浆度进行控制。根据打浆过程可知，打浆是一个能量转移传递的过程，因此在比能量控制上，首先对恒功率进行控制，要求操作人员根据工艺要求和操作经验，将PLC控制器安装到整个控制系统中，重新设置盘磨机电机功率，通过调节磨盘间隙达到控制目标。根据打浆过程的能耗可知，纸浆温升携带打浆过程做功信息，将机械能转化为热能，因此在实际控制过程中，操作人员设定温度差为ΔT，PLC控制器通过调整磨盘间隙，改变盘磨机电机负载功率。
造纸厂制浆车间的浆板种类，也会导致浆料的初始性质波动。加上打浆时间的积累，磨盘磨齿的磨损变形程度不断加深，因此这些因素都会影响制浆造纸质量。比能量只能间接反映磨打浆过程，无法弥补原料物性、制浆造纸设备对纸张质量的影响。因此为了克服比能量控制存在的局限性，还要对打浆度进行控制。利用打浆度测量仪测量纸浆打浆度，根据测量结果与预设值之间的差值，重现调整打浆参数，保证纸张质量的稳定性。至此在PLC技术与相关设备的辅助下，实现制浆造纸质量最优控制方法。
（三）基于PLC设置速度链控制策略和负荷分配方式
监控制浆造纸成分含量的同时，基于PLC技术，优化速度链控制策略和负荷分配方式。根据速度链控制原理可知，设备通过传动点传送纸张，因此需要让相邻的两个传动点之间，维持张力的恒定状态，保证造纸工艺可靠。在设计控制链时标定所有传动点，同时令该标号与变频器的地址一致。将该节点作为第一参考节点，默认该点为速度链的主节点。由于造纸设备的电机转数，就是速度传送频率，因此根据微调增益累加之和，确定设备第一点的运行速度值，然后将该值作为第二点的初始速度给定值。
基于PLC技术设置交叉耦合同步控制结构，令所有电动机的转速参考给定值，根据电动机之间的转速差，安装各电动机的PLC控制器。当其中某一台电动机，因为负载使其自身转速发生变化时，交叉耦合同步控制结构将速度差值反映到电机的PLC控制器上，从而实现对电动机的速度控制。由于单纯的速度链控制策略，难以发挥PLC的最大功效，因此为了加强对纸机传动的控制，重新设置负荷分配方式，实现链控制策略和负荷分配方式，对于制浆造纸过程的双向优化控制。
二、实验与分析
（一）实验准备
选择常见的制浆造纸工业原料，作为实验测试的原料样本，利用该原料验证制浆造纸质量控制方法的控制效果。
要求选择的树种树龄适宜，同时为了保证测试原材料的使用，设置使用样本的备用样本，以备不时之需。然后选择实验所需的仪器设备，将提出的控制方法作为实验组，将传统控制方法作为对照组。两个测试组利用原材料和仪器，制作制浆样品，其中文中控制方法利用建立的红外模型，测定原材料的样品密度分布，测定结果，文中方法利用红外模型得到不同密度的样本近红外光谱，对照组同样根据自身的控制流程，对制浆造纸过程进行优化。实验组与对照组完成初始工作后，对制浆造纸质量进行最优控制。根据两个测试组的控制过程和结果，比较不同方法对制浆造纸质量最优的控制差异。
（二）造纸质量测试
随机选择的四种原材料，两个测试组按照自身的控制流程，进行制浆造纸质量最优控制，面对不同的原材料时，实验组控制下的纸张质量满足一般要求。而对照组的纸张中，出现了杂质较多、过薄、破损以及污损的现象。两个测试组各自设置5组，分别制作了1000张测试用纸，统计两个测试组中，存在上述问题的纸张数量，統计结果可知，实验组在 PLC 技术的应用下，制浆造纸质量要优于传统方法。
（三）控制效果分析
根据测试结果可知，实验组的工作频率控制值与工作频率标准值高度近似，而对照组的工作频率控制值，却远远高于标准值。可见对照组的控制性能不佳，影响设备的工作温度，影响设备正常工作，进而因设备故障导致纸张质量下降。
三、结束语
此次研究在传统控制方法的基础上，引入了PLC控制技术和相关设备，从不同的角度优化制浆造纸质量最优，在实验的验证下，取得了较为不错的研究成果。但根据实验结果可知，此次提出的控制方法还存在不足之处，今后的研究重点可以落到PLC控制技术上，通过建立一个具有自适应能力的算法，加强PLC的控制过程，为纸张质量提供更加可靠的制造工艺。
参考文献
[1]秦洪浪.基于PLC自动控制的制浆造纸工业黑液预处理系统[J].造纸科学与技术.2020.39（04）：47-50.
[2]王丽君.造纸机PLC程序结构化优化设计探讨[J].造纸科学与技术.2019.38（06）：35-38.
[3]王丽君.PLC技术下的造纸机控制系统设计[J].造纸科学与技术.2020.39（04）：70-73.
（四川轻化工大学 643002）
关键词：PLC;制浆造纸;质量控制;方法研究
引言：
纸是人类日常生活的必需品，同时又是文化的载体，因此造纸行业在现有技术的发展下，不断优化自身的制浆造作工艺及流程。根据调查资料显示，截止到2018年年底，全国制浆的总生产量约为7201万吨，国内的纸及纸板消费量，达到了10439万吨，可见时代发展背景下，中国的造纸工业面临着极大的机遇与挑战。为此传统方法参考文献的研究内容，提出了制浆造纸质量控制方法。此次研究在传统方法的基础上，将PLC技术与相关设备投入到制浆造纸质量最优控制之中，利用PLC批量输入、批量输出等特点，优化传统控制方法。
一、基于PLC的制浆造纸质量最优控制方法
（一）建立制浆造纸质量红外模型
制浆造纸材料成分直接影响制浆造纸工艺，而近红外光谱可以反映制浆、磨浆以及打浆过程中，制浆原材料的基本信息，因此结合化学计量学方法建立红外模型，实时监控制浆造纸质量。
（二）打浆过程控制
通过对制浆造纸成分、制浆造纸工艺的优化控制，实现对打浆过程的优化。打浆过程中的浆浓、浆速、温度、盘磨机功率、电机负载等因素，都直接影响打浆效果，从而影响纸张的质量。因此根据建立的红外模型、设置的控制链和负载分配方式，对打浆过程中的比能量和打浆度进行控制。根据打浆过程可知，打浆是一个能量转移传递的过程，因此在比能量控制上，首先对恒功率进行控制，要求操作人员根据工艺要求和操作经验，将PLC控制器安装到整个控制系统中，重新设置盘磨机电机功率，通过调节磨盘间隙达到控制目标。根据打浆过程的能耗可知，纸浆温升携带打浆过程做功信息，将机械能转化为热能，因此在实际控制过程中，操作人员设定温度差为ΔT，PLC控制器通过调整磨盘间隙，改变盘磨机电机负载功率。
造纸厂制浆车间的浆板种类，也会导致浆料的初始性质波动。加上打浆时间的积累，磨盘磨齿的磨损变形程度不断加深，因此这些因素都会影响制浆造纸质量。比能量只能间接反映磨打浆过程，无法弥补原料物性、制浆造纸设备对纸张质量的影响。因此为了克服比能量控制存在的局限性，还要对打浆度进行控制。利用打浆度测量仪测量纸浆打浆度，根据测量结果与预设值之间的差值，重现调整打浆参数，保证纸张质量的稳定性。至此在PLC技术与相关设备的辅助下，实现制浆造纸质量最优控制方法。
（三）基于PLC设置速度链控制策略和负荷分配方式
监控制浆造纸成分含量的同时，基于PLC技术，优化速度链控制策略和负荷分配方式。根据速度链控制原理可知，设备通过传动点传送纸张，因此需要让相邻的两个传动点之间，维持张力的恒定状态，保证造纸工艺可靠。在设计控制链时标定所有传动点，同时令该标号与变频器的地址一致。将该节点作为第一参考节点，默认该点为速度链的主节点。由于造纸设备的电机转数，就是速度传送频率，因此根据微调增益累加之和，确定设备第一点的运行速度值，然后将该值作为第二点的初始速度给定值。
基于PLC技术设置交叉耦合同步控制结构，令所有电动机的转速参考给定值，根据电动机之间的转速差，安装各电动机的PLC控制器。当其中某一台电动机，因为负载使其自身转速发生变化时，交叉耦合同步控制结构将速度差值反映到电机的PLC控制器上，从而实现对电动机的速度控制。由于单纯的速度链控制策略，难以发挥PLC的最大功效，因此为了加强对纸机传动的控制，重新设置负荷分配方式，实现链控制策略和负荷分配方式，对于制浆造纸过程的双向优化控制。
二、实验与分析
（一）实验准备
选择常见的制浆造纸工业原料，作为实验测试的原料样本，利用该原料验证制浆造纸质量控制方法的控制效果。
要求选择的树种树龄适宜，同时为了保证测试原材料的使用，设置使用样本的备用样本，以备不时之需。然后选择实验所需的仪器设备，将提出的控制方法作为实验组，将传统控制方法作为对照组。两个测试组利用原材料和仪器，制作制浆样品，其中文中控制方法利用建立的红外模型，测定原材料的样品密度分布，测定结果，文中方法利用红外模型得到不同密度的样本近红外光谱，对照组同样根据自身的控制流程，对制浆造纸过程进行优化。实验组与对照组完成初始工作后，对制浆造纸质量进行最优控制。根据两个测试组的控制过程和结果，比较不同方法对制浆造纸质量最优的控制差异。
（二）造纸质量测试
随机选择的四种原材料，两个测试组按照自身的控制流程，进行制浆造纸质量最优控制，面对不同的原材料时，实验组控制下的纸张质量满足一般要求。而对照组的纸张中，出现了杂质较多、过薄、破损以及污损的现象。两个测试组各自设置5组，分别制作了1000张测试用纸，统计两个测试组中，存在上述问题的纸张数量，統计结果可知，实验组在 PLC 技术的应用下，制浆造纸质量要优于传统方法。
（三）控制效果分析
根据测试结果可知，实验组的工作频率控制值与工作频率标准值高度近似，而对照组的工作频率控制值，却远远高于标准值。可见对照组的控制性能不佳，影响设备的工作温度，影响设备正常工作，进而因设备故障导致纸张质量下降。
三、结束语
此次研究在传统控制方法的基础上，引入了PLC控制技术和相关设备，从不同的角度优化制浆造纸质量最优，在实验的验证下，取得了较为不错的研究成果。但根据实验结果可知，此次提出的控制方法还存在不足之处，今后的研究重点可以落到PLC控制技术上，通过建立一个具有自适应能力的算法，加强PLC的控制过程，为纸张质量提供更加可靠的制造工艺。
参考文献
[1]秦洪浪.基于PLC自动控制的制浆造纸工业黑液预处理系统[J].造纸科学与技术.2020.39（04）：47-50.
[2]王丽君.造纸机PLC程序结构化优化设计探讨[J].造纸科学与技术.2019.38（06）：35-38.
[3]王丽君.PLC技术下的造纸机控制系统设计[J].造纸科学与技术.2020.39（04）：70-73.
（四川轻化工大学 643002）