摘 要

造纸机一直以来都是控制领域的热门研究对象，而造纸机的传动系统具有非线性、强耦合性、运行环境复杂、扰动多等特点，就给控制系统的设计提出了很高的要求。虽然近年来我国造纸工业发展较快，但与国外先进技术还有一定差距，因此对长网造纸机的传动系统关键技术的研究对我国造纸工业发展具有重要的意义。随着电子技术的发展，可编程逻辑控制器PLC广泛应用于各个工业领域，使得制造工业朝着自动化、智能化的方向发展。正是由于PLC在长网造纸机传动系统上的应用，纸机正朝着大型化、高速化、高效化发展。

本文基于西门子公司的SMATIC S7-300系列PLC结合ABB公司的ACS550系列变频器设计了一套长网造纸机同步控制系统。使用计算机仿真软件MATLAB/SIMULINK对速度链同步控制系统的两种方案进行仿真。通过仿真对比，得出了在多电机传动系统中主从同步控制方式优于并行同步控制的结论，验证了主从同步控制方式在造纸机同步控制系统设计中是有效、更优的。

关键词：长网造纸机；速度链；同步控制；PLC

Abstract

Paper machine has been popular research object in the control field all the time. That the driving system of paper machine has the characteristics of nonlinear, strong coupling, running environment complex, multi disturbance etc. put forward very high requirements to design a control system. Although China's paper industry has developed rapidly in recent years, there is a certain gap with the foreign advanced technology. So the research on the key technology of Fourdrinier ’s drive system is of great significance to the development of China's paper industry. With the development of electronic technology, programmable logic controller (PLC) is widely used in various industrial field, making the manufacturing industry develops towards the direction of automation and intelligent. Because of the application of PLC in Fourdrinier ’s drive system, the paper machine is moving towards the development of large scale, high speed and high efficiency.

In this article, a set of synchronous control system of Fourdrinier was designed based on the SMATIC S7-300 series PLC of SIEMENS Company and ACS550 series frequency converter of ABB Company. This article used the computer simulation software - MATLAB/SIMULINK to simulate the two strategies of speed chain synchronization control system. It is clear that the master-slave synchronization control method is superior to the parallel synchronous control in multi motor drive system through the simulation and comparison. And master-slave synchronization control method is proved to be effective and superior in the design of synchronous control system of Fourdrinier.

Key Words：Fourdrinier；Speed chain；Synchronization control；PLC

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 造纸行业概况 1

1.2 造纸业国内发展现状 3

1.3 造纸业国外发展现状 3

1.4 本文的主要工作和研究内容 4

第2章 造纸工艺及其自动控制系统 5

2.1 造纸机和造纸工艺简介 5

2.2 纸机同步控制系统 6

2.3 本章小结 7

第3章 速度链同步控制设计及仿真 8

3.1 速度链同步控制策略 8

3.2并行同步控制方式 8

3.3主从同步控制方式 9

3.4本章小结 10

第4章 基于PLC的长网造纸机同步控制设计 11

4.1 控制系统结构设计 11

4.2 系统选型 12

4.3 系统通讯 15

4.4 系统软件设置 16

4.5 速度链同步控制的实现 18

4.6 本章小结 19

第5章 同步控制策略仿真验证 20

5.1 同步控制策略仿真 20

5.2 仿真分析 25

5.3 本章小结 26

第6章 总结与展望 27

6.1 总结 27

6.2 展望 27

参考文献 29

致 谢 31

第1章 绪论

1.1 造纸行业概况

当今社会中，纸作为必需品发展出了各种类型的纸品，如日常所见的书籍、报纸、海报、卫生纸等，并在社会的工业、农业、服务业的各个领域发挥着不可替代的作用。造纸术为我国古代科技的四大发明之一，纸张的发明为世界文明的传承做出了不可磨灭的贡献。造纸技术是将制浆处理的植物纤维的水悬浮液，在网上交错的组合，初步脱水，再经压缩、烘干或手工操作使其变成纸或纸板的制造活动。这个被称为“永不衰竭的工业”的造纸业对于国家经济发展和社会文明建设密切相关，造纸工业已经成为国家经济的重要支柱。

从木材，稻草，甘蔗渣，废纸等原料中分离出纤维质，经过洗涤，打浆等处理得到的纸浆，造纸机是把纸浆制成纸的机械。纸浆从流浆箱通过网部流出，经压榨部脱水、干燥部烘干，压光机压光，最后由卷纸机卷成纸品^[[1]]。1798年法国人N.L. Robert首次构思出造纸机的原型（如图1-1），并取得政府的专利权。英国人S.amp;H. Fourdrinier 兄弟购得这项专利权后，B. Donkin改进设计并试制，1803 年成功地制作出第一台能抄纸的长网造纸机，又称福德里尼尔纸机，故现国内外将现在的长网纸机称为Fourdrinier纸机。