項目簡介:
當前國內的紙托生產廠家以中小企業為主，自動化程度很低，大多數生產廠家除了成型機方面會用到PLC，觸摸屏，以及烘干線用到變頻器，其余都為常規控制電路。并且制漿，成型，烘干，整形四個工藝流程都是獨立進行，生產工藝銜接只能靠現場管理人員的經驗進行操作。通常會出現以下問題：原料的供給過快或供給不上。成型速度過快，烘干線不能及時烘干，造成濕產品積壓。烘干速度過剩，浪費能源（木材，煤炭，天然氣）。熱壓整形速度跟不上等問題。鑒于這種些問題的出現，設計一套簡單優化，并且經濟的聯網解決方案非常必要，西門子經濟型控制方案的設計，不僅給客戶節省了生產時間，提高了生產效率。還大大減少了人工支出費用。
圖1 紙漿制作
圖2 成型與烘干
圖3 熱壓整形
紙托生產工藝：
傳統的紙托生產工藝分為紙漿制造，機器成型，產品烘干和熱壓整形四個過程。紙漿制造是指把原料，例如廢報紙、長纖維紙板等投入碎漿機混入水制成紙漿，并把紙漿放入供漿池。機器成型是指把紙漿供入成型機的漿桶，通過真空把紙漿吸入成型機里面的模具，從而生產出一定形狀的濕狀紙托。烘干是指把濕的紙托進行室外晾干或者送入烘干線把紙托烘干。熱壓整形是指把干的紙托（通常由于熱脹冷縮問題，烘干的紙托會起皺變形，不能直接用于包裝產品）放入裝有紙托形狀模具的熱壓機，通過熱壓重塑產品形狀，并且使產品壓縮更加結實。（圖4、圖5）
控制系統選型:
控制系統主要有三部分組成：控制器，觸摸屏及變頻器，在某設備自控系統的選型中，采用了西門子的小型自動化解決方案：S7-200 SMART，SMART LINE和V20變頻器，主要基于以下因素：
S7-200 SMART集成以太網接口，可用于下載程序或與其他設備通訊，兼容性好，能夠適應比較惡劣的工作環境；
SAMRT LINE觸摸屏能以64K真彩顯示，也集成了標準的以太網接口，與S7-200 SMART配合使用，通訊速度更快，也能夠連接多臺控制其；
V20變頻器安裝體積小，集成度高，使用內置的連接宏和應用宏就可輕松完成設置，能在惡劣工況下穩定運行。
八面轉鼓式蛋托成型機是一種典型的紙托生產設備機型，從工藝上由配漿系統、成型系統、烘干系統和整形系統組成，各系統的具體構成如下：
配漿系統：
22kw碎漿機兩臺，5.5kw供漿泵6臺，4kw供水泵兩臺；
成型系統
六臺半自動往復送料成型機，該成型機由氣缸推動，配備S7-200 SMART PLC和SMART LINE觸摸屏；
烘干系統
采用天然氣為能源的55米烘干線。該設備由兩臺燃氣式燃燒機，2臺4kw抽濕風機，6臺5.5kw循環風機，和7.5kw帶變頻驅動的鏈輪電機組成；
整形系統：
由八臺5噸氣液熱壓機組成。
西門子方案應用
配漿系統電箱主要控制部件
（圖6）
配漿系統介紹：22kw碎漿機半個小時可以生產紙漿55kg。漿池分為濃漿池，配漿池，和供漿池。三個漿池容積都為12m3。
圖7 配漿系統示意圖
整套方案可以做到以下動作：自動提示加入制漿原材料，然后自動混加水，然后在設定好的時間內把原料碎成紙漿。自動把紙漿排放到相應的池子，并混水調節到需要的濃度。
烘干系統主要控制部件
圖8 烘干系統主要控制部件
該控制系統可以清楚的顯示烘干線的工作狀態，同時根據PLC的智能曲線控制，使溫度和鏈輪運行速度，循環風機速度相應匹配，自動調節。另外加入了計數裝置，可以計算烘干產品的數量。通過設定參數，還可以知道烘干的產品總重量。
中心控制電箱主要部件
圖9 中心控制電箱主要部件
圖10 示意圖
如圖所示，通過傳統的網線，把九個PLC同時連入交換機，中心工作臺上面的10寸觸摸屏作為監控和設置主機。
整套方案簡潔明了，投入成本低，自動化，智能化得到大大的提升。
中心控制臺的作用是監視整個工廠的生產狀況，同時協調四個工藝的進行。控制上，通過對PLC進行編程，可以對個個數據進行加減乘除運算，例如制漿系統里的原材料消耗，紙漿消耗，濃度換算，成型系統的數量統計，消耗紙漿重量統計等等。
附：中心控制系統控制圖
圖11 部分控制界面
總結
國內中小型生產廠家的自動化改造對提高中國現行工業產能具有非常重要的意義。西門子SMART系列小型自動化解決方案的推出，就助推了這一方向的發展。現行的這套改革方案，通過了廠家的驗收，對比同一類型的普通廠家，該方案大大提高了廠家的生產能力，同時，使整個生產安排更加簡單有效的運行。我相信，隨著西門子公司的中國本地化發展，更多靈活，經濟，多元化的控制方案將出現在各個領域，為中國的工業發展起到越來越重要的作用。
