摘要：本文針對E玻纖紙克重控制要求，簡述制漿、上漿工藝及E玻纖紙縱橫向均勻性調整，重點分析了漿料濃度控制，喂料電機轉速計算以及克重在線檢測閉環(huán)控制系統(tǒng)的實現(xiàn)策略。

　　關鍵詞：E玻纖紙；克重；閉環(huán)控制；自動檢測

　　1引言

　　E玻纖紙是一種玻璃纖維無紡濕法薄氈（NonWovensTissue）產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝類似于傳統(tǒng)的造紙工藝，以無堿玻璃纖維短切紗EC9-12mm與水和化學助劑在充分攪拌下分散成均勻的纖維漿料，在斜長網(wǎng)上抄取成型，飽和浸膠，熱風穿透烘干，卷取而成。E玻纖紙是電子工業(yè)制作CEM-3型覆銅箔復合基材層壓板的主要材料，具有纖維分布均勻、強度高、耐溶劑性好、與樹脂相容性好、性價比高等特點。用其制作的覆銅板具有優(yōu)異的機加工性、耐漏電痕跡性和優(yōu)異的介電性能，并具有環(huán)境保護性。克重是E玻纖紙產(chǎn)品一個重要性能指標，產(chǎn)品克重的一致性、穩(wěn)定性，與生產(chǎn)工藝調整、漿料濃度控制及上漿閥開度控制等因素有關，本文分析探討了克重控制的工藝原理和生產(chǎn)實際中的控制方法。

　　2制漿、上漿工藝

　　漿料系統(tǒng)中有三個配漿罐，總容積為75m3，三罐間通過連通管相連，其中罐Ⅰ裝有液位傳感器。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求當配漿罐軟化水液位達到240cm時按量均勻加入增稠劑，經(jīng)過一定時間攪拌和循環(huán)后制成白水，白水粘度達到7厘泊左右時，喂料稱量系統(tǒng)向罐Ⅰ中加入無堿EC9-12mm的短切纖維，同時按量加入分散劑等化學助劑制等，經(jīng)三罐連續(xù)攪拌和漿料系統(tǒng)的多次循環(huán)制成勻漿。上漿系統(tǒng)是一個封閉的子循環(huán)系統(tǒng)，流經(jīng)控制閥的漿料與白水池1的白水混合稀釋后一起通過網(wǎng)前箱泵輸送到漿料分布器和網(wǎng)前箱內階梯擴散管、孔板均勻布漿，漿料中的纖維在斜長網(wǎng)上抄取成型，而白水通過脫水箱流到白水池1中繼續(xù)循環(huán)使用。制漿、上漿系統(tǒng)工藝流程如圖1。

　　圖1制漿、上漿系統(tǒng)工藝流程

　　網(wǎng)前箱液位傳感器與網(wǎng)前箱泵變頻器聯(lián)鎖，通過液位高度調整上漿速度，把均勻的漿料穩(wěn)定地分布在成型網(wǎng)帶上，保證產(chǎn)品各向同性。漿料在傾斜成型網(wǎng)帶上脫水后纖維均勻分布形成濕的E玻纖紙。濕的E玻纖紙縱向均勻性分布通過調整網(wǎng)前箱唇板位置，改變湍流大小來實現(xiàn)，橫向均勻性通過計算機控制網(wǎng)前箱內五個脫水區(qū)水腿的脫水速度來實現(xiàn)。

　　3漿料濃度控制

　　E玻纖紙產(chǎn)品克重控制系統(tǒng)中，漿料濃度控制是非常重要的環(huán)節(jié)。漿料配置過程必須保證短切纖維含量穩(wěn)定準確，符合工藝要求。影響漿料濃度的主要因素有短切纖維加入量，回水流量，配制罐Ⅰ液位等。短切纖維加入量由纖維喂料系統(tǒng)主皮帶速度控制，而主皮帶速度根據(jù)配漿罐設定的短切纖維含量實現(xiàn)自動閉環(huán)控制，達到漿料濃度的穩(wěn)定。圖2為喂料稱量閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖。

　　圖2喂料稱量閉環(huán)控制系統(tǒng)

　　回水通過回水管道上電磁流量計計量后加入配漿罐1，配漿罐1采用液位閉環(huán)控制，保證罐中液位的穩(wěn)定。E玻纖紙產(chǎn)品克重是設定漿料濃度的依據(jù)，不同克重產(chǎn)品其短切纖維含量一般控制在0.1%-0.3%范圍內，濃度越低越有利于纖維分散。

　　喂料系統(tǒng)主皮帶轉速計算如下

　　1）主皮帶閉環(huán)控制前轉速

　　回水值=（回水平均值×產(chǎn)品寬度）/13………(1)

　　回水平均值通過回水管路安裝的流量計計算。

　　轉速=（漿料濃度×回水值×速度系數(shù)）/1000………(2)

　　2)確定速度修正系數(shù)

　　R=（纖維重量平均值×10）/稱量系數(shù)………(3)

　　系數(shù)a=(R1+R2+R3+••••••••••••+R30)/30………(4)

　　系數(shù)b=纖維重量平均值/稱重系數(shù)………(5)

　　由以上公式得主皮帶運行時速度修正系數(shù)見表1

　　表1主皮帶運行時的修正系數(shù)

　　3）主皮帶閉環(huán)控制后轉速由以上分析得知主皮帶轉速如下：

　　轉速=速度修正系數(shù)×主皮帶閉環(huán)控制前轉速

　　變頻器控制主皮帶電機按閉環(huán)控制后計算轉速運轉，達到漿料濃度穩(wěn)定的有效控制。

　　4上漿控制

　　E玻纖紙產(chǎn)品上漿壓力閉環(huán)和克重檢測閉環(huán)控制原理圖如圖3所示。

　　圖3上漿壓力閉環(huán)和克重檢測閉環(huán)控制原理圖

　　圖中漿料管道壓力傳感器與上漿泵變頻器閉環(huán)控制保證了漿料輸送的穩(wěn)定性。上漿壓力閉環(huán)通過PLC程序控制。程序執(zhí)行順序如下：

　　PB40(上漿泵電機起動)

　　PB43（閉環(huán)控制、發(fā)送及PC顯示）PB131(A/D轉換)

　　PB132(D/A轉換)

　　OB15(執(zhí)行)

　　圖4上漿壓力閉環(huán)控制框圖。從圖中可以看出程序執(zhí)行過程中調用了PID控制器，PID控制算法固化在系統(tǒng)程序中，用戶只需調用組織塊OB250(PID算法初始化)和OB251(執(zhí)行PID算法)即可。上漿壓力閉環(huán)控制系統(tǒng)采用PI調節(jié)，無擾動量設置，控制算法為位置算法，在tk時刻，控制變量Yk=dY1+dY2+……+dYn(n=0,1,2…k)。根據(jù)E玻纖紙產(chǎn)品生產(chǎn)線控制系統(tǒng)PLC參數(shù)設置得知：dYk=1.5(2XWk–XWk-1)，從而保證上漿壓力穩(wěn)定在0.25-0.3bar之間。

　　圖4上漿壓力閉環(huán)控制框圖

　　5產(chǎn)品克重控制

　　克重在線檢測閉環(huán)控制實現(xiàn)了E玻纖紙產(chǎn)品克重控制范圍趨向于目標數(shù)值，保證了產(chǎn)品克重的均勻性和一致性。圖5為HY138型玻纖紙克重與粘結劑含量測控系統(tǒng)示意圖。成型的E玻纖紙產(chǎn)品經(jīng)浸膠、烘干固化在進入卷繞之前，通過該裝置實現(xiàn)E玻纖紙產(chǎn)品單位面積重量（g/m2）的自動控制。

　　圖5HY138型玻纖紙克重與粘結劑含量測控系統(tǒng)示意圖

　　測控裝置采用先進的微處理器和激光技術，通過放射性元素Kryton85對E玻纖紙產(chǎn)品的透射作用進行無接觸測量，檢測出E玻纖紙產(chǎn)品克重數(shù)據(jù)并將其轉換成對應電壓輸出。克重檢測裝置裝有一橫向往復行走機構，E玻纖紙產(chǎn)品從測量圓盤中間間隙穿過，圓盤中心測量探頭相當一個掃描儀，能夠在材料寬度范圍內來回橫向移動，掃描采樣、測量材料上不同點的克重，計算采樣點克重平均值，并將計算結果與目標值的平均偏差作為PLC輸入控制信號，控制漿料閥開度（如圖3）。如果克重出現(xiàn)偏差，克重檢測裝置反饋信號通過PLC自動調節(jié)漿料閥的開度大小，消除克重偏差，實現(xiàn)克重閉環(huán)控制。E玻纖紙產(chǎn)品克重閉環(huán)控制框圖如圖6所示。

　　圖6克重閉環(huán)控制框圖

　　根據(jù)系統(tǒng)配置，克重檢測裝置掃面寬度可以在產(chǎn)品數(shù)據(jù)中預先設定，也可以經(jīng)由對產(chǎn)品寬度的識別系統(tǒng)自行確定，掃描周期采樣點數(shù)可人為設定。傳感器掃面速度與機器速度同步。

　　6結論

　　本文以E玻纖紙產(chǎn)品克重控制系統(tǒng)為研究對象，分析了影響E玻纖紙產(chǎn)品克重的幾個因素，系統(tǒng)采用喂料稱量閉環(huán)控制；漿料壓力閉環(huán)控制以及E玻纖紙產(chǎn)品克重在線測量閉環(huán)控制，較好的實現(xiàn)了產(chǎn)品克重指標控制，應用結果表明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，產(chǎn)品克重控制效果良好。

　　參考文獻

　　[1]S5-90U/S5-95UProgrammablecontrollerSystemManual

　　[2]HY138型玻纖紙克重與粘結劑含量測控系統(tǒng)使用說明書.中國核動力研究設計院第三研究所.2008.9

　　作者簡介

      馮建修 高級工程師從事自動控制系統(tǒng)的研究和實際應用工作。

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