Анализ технологического процесса как объекта управления.

Картоноделательная машина (КДМ №1) служит для изготовления коробочного картона массой 220-500 г/м²  , облицовочного картона массой 200-320 г/м²  , картона для плоских слоев гофрокартона массой 175-200 г/м²   , коробочного картона с белым слоем из целлюлозы как для покровного, так и нижнего слоев.

-Картоноделательная машина состоит из следующих частей:

-сеточной;

-прессовой;

-сушильной

Подача массы на формующие цилиндры сеточной части осуществляется через напускные устройства. Сеточная часть состоит из семи вакуум - формующих устройств, в комплект которых входит семь напускных устройств для массы на формующие цилиндры. Дальнейшее обезвоживание картонного полотна происходит в прессовой части. В результате прессования возрастают прочность, плотность и сухость картона, улучшается качество его поверхности. Прессование играет важную роль в соединении элементарных слоев.

После прессовой части картонное полотно поступает в сушильную часть картоноделательной машины, где удаляется оставшаяся влага. Сушка картона производится постепенно. Температура цилиндров в начале процесса не должна превышать 60 - 80 °С, достигая в середине сушильной части 130 - 150 °С. (Сушильная часть укомплектована клеильным прессом. Картон поступает на клеильный пресс сухостью 80 - 85 %, Спрысками он непрерывно орошается с обеих сторон клеем, нагретым до t 40 -60 °С и проходит через валы. После клеильного пресса картонное полотно равномерно распределяется по ширине при помощи разгонного вала и поступает в досушивающую часть для достижения требуемой сухости и выравнивания влажности поверхностного и нижнего слоев. В конце сушильной части температура сушильных цилиндров /снижается. Окончательно картон охлаждается на двух холодильных цилиндрах. После охлаждения картонное полотно проходит шестивальный каландр. В результате каландрирования поверхность картона приобретает необходимую гладкость, лоск, сомкнутость. С каландра картон поступает на накат периферического типа с пневматической системой прижима. Заправка полотна на накат - канатиковая.

Затем осуществляется мелование картона (если это необходимо).

С наката картоноделательных машин или меловальной установки намотанные тамбуры картона подаются к продольно-резательному станку, на котором картонное полотно разматывается, разрезается и наматывается в рулоны.

Регулирование влажности картонного полотна в КДМ осуществляется через третью и пятую сушильные группы, причём основной группой в процессе регулирования является пятая. Третья группа задействуется при достижении предельного давления в пятой. В остальных сушильных группах осуществляется поддержание заданных значений давления пара в подающих паропроводах и заданных значений перепада давления между паропроводами и сборниками конденсата (сепараторами) для постоянной вентиляции паром сушильных цилиндров и своевременного удаления из них конденсата. Пароконденсатная система КДМ является системой с последовательным перепуском пара. Вследствие этого, установлены регуляторы перепада давления между сушильными группами (нагревательными узлами) пароконденсатной системы.

Сушильная часть является сложной многомерной нелинейной системой с множеством взаимосвязанных параметров. Часть этих параметров не может быть измерена, поэтому сушильная часть представлена, как объект управления, с неполной информацией о протекающих в ней процессах.

Представим структурную схему сушильной части:

Рис.2. Структура модели ОУ.

Как видно из рисунка 2 на конечную влажность картонного полотна оказывают влияние несколько параметров:

М^нач(Р) – начальная влажность картонного полотна. Эффективность работы прессовой части картоноделательной машины в значительной степени определяет работу сушильной части в связи с тем, что термический способ удаления влаги из картона является более дорогостоящим, по сравнению с механическим способом обезвоживания. Увеличение влажности картонного полотна на 1% приводит к снижению производительности сушильной части на 5%, на такую же величину возрастают расходы тепла и пара.

W(Р) – масса метра квадратного картонного полотна. При увеличении массы метра квадратного вдвое скорость сушки и производительность по влаге снижается на 18%.

V^БДМ(Р) – скорость машины. По мере увеличения или уменьшения скорости машины, время пребывания полотна в сушильной части соответственно либо увеличивается, либо уменьшается, что в свою очередь влияет на конечную влажность. Но учитывая то, что скорость машины по выпуску картона одной марки остается постоянной, то этим параметром можно пренебречь.

Fп(Р) – расход пара. Соответственно, чем выше расход пара, тем меньше конечное влагосодержание. Будем считать его постоянным.

Pп(Р) – давление пара. Аналогичное влияние, является одним из наиболее важных параметров, влияющих на конечную влажность.

М(Р) –конечная влажность картонного полотна.

Основным регулирующим каналом можно считать давление пара, а основными возмущающими воздействиями, начальную влажность и массу метра квадратного картонного полотна. На рисунке 3 представлена упрощённая структурная схема сушильной части.

Рис.3. Упрощённая структура модели ОУ.

W1(P)=                               W2(P) =                                 W3(P)=

Анализ существующей САУ.

Управление технологическим процессом на картоноделательной машине производится системой АСУТП фирмы АВВ (США). АСУТП состоит из аппаратуры и программного обеспечения, которое помогает оператору управлять технологическим процессом.

Мнач(Р)                                                                                                                                                                    Мкон(Р)

Рис.4. Алгоритмическая структура АСР влажности

Аппаратура.

       Аппаратура АСУТП АВВ состоит из следующих основных устройств:

- технологических контроллеров Аdvant Сontroller 410 и Мaster Рiece 200;

- операторских станций OS-515;

- сканера с датчиками веса, влажности и толщины;

- принтеров;

- системной шины Мaster Вus 300;                                      

- сетевой шины TCP/IP.