论文：复卷机卷纸优化设计
发布者：金悦华2020-01-28
编号：
毕业设计说明书
题
目：复卷机卷纸优化设计
学
院：海洋信息工程学院
专
业：机械设计制造及其自动化
学生姓名：**
学
号：
1416011031
指导教师：**，**
职
称：讲师，工程师
题目类型：
理论研究
实验研究
工程设计
工程技术研究
软件开发
2018年6月5日
摘
要
我们国家包装纸张制作和纸板消费的大国，21世纪末期开始，我们国家继续引进高科技设备，我们国家纸板包装和各种各样的纸之类的生产量飞速发展，在全球生产和消费中不断收缩和追赶先进国家的生产水平。在近些年中，伴随纸板产业技术的不断进步，设备的改造水平和生产水平进一步优化，但是在这个过程中也出现了许多不容忽视的问题，使造纸行业发展状况受到广泛的关注。现阶段来说，那些造纸企业跟其他发达国家比远远落后，现有的机器几乎都是落后的加上低劣的性能和生产率，而且一些先进的造纸用的机器也主要来源与合资企业和外国企业，我们国家内先进的机器都是很少见。常言道，科学和技术实验的最初的生产能力，核心技术的生产设备不在自己的手中，长期乃至一段时间内生产的产品都是低质量的，阻碍我们国家纸板和各类的纸张产业发展，丛林的法则是发展的绝对原理.因此，引进其他国家和利用自我的技术来制作复卷机势在必行。
随着近代纸机生产线的自动化程度飞跃性发展，随着销售公司对产品的质量改善的同时，对复卷机的性价比有了更高标准的要求。有必要控制的复卷机的整体性能和改善复卷机的精度和高度的自动化。
在本文中，是对于复卷机的高速双重底辊的自动控制系统的研究和设计，把复卷机自动控制系统的两个部分分割，即复卷机控制系统和传输控制系统.复卷机的控制系统才用西门子公司PLC，传输系统采用松下系统。复卷机控制系统是对复卷机外部设备控制和本体设备的控制，复卷机操作人员的操作，在生产的时候输入设定的数据，复卷机参数的设置控制着历史数据和浏览数据，传输系统主要控制的前后辊底和辊底电机变频控制，使得有稳定张力控制，使控制纸卷紧度达到标准。
论文主要通过复卷机的性能要求和工艺的处理流程，是以复卷机的工作原理，传动系统，控制系统的结构和功能为中心，机械的顺序控制为辅助而设计的，根据选择前后底辊的选用，传输系统的控制原理和对传动电机得选型，来确定复卷机最终的合理配置，达到最佳的运行状态。为提高卷纸效率和减少在复卷机出现纸病的情况。
关键词：自动控制；传输；张力控制；复卷机。
Abstract
Since
the
end
of
the
21st
century,
our
country
has
continued
to
introduce
high-tech
equipment,
and
the
production
of
paperboard
packaging
and
various
kinds
of
paper
in
our
country
has
been
developing
rapidly
since
the
end
of
the
21st
century.Continue
to
shrink
and
catch
up
with
advanced
countries
in
global
production
and
consumption.In
recent
years,
with
the
improvement
and
development
of
paperboard
industry
technology,
with
the
continuous
emergence
of
equipment
transformation
level
and
production
level
problems,
a
large
number
of
famous
paper
industry
development
status
has
been
paid
attention
to
by
the
country
and
people.However,
our
country's
low
level
of
development
and
backward
economy,
those
paper
enterprises
compared
with
other
developed
countries
are
far
behind
Almost
all
the
existing
machines
are
backward
with
poor
performance
and
productivity,
and
some
advanced
papermaking
machines
mainly
come
from
joint
ventures
and
foreign
enterprises,
and
advanced
machines
in
our
country
are
very
rare.As
the
saying
goes,
the
initial
production
capacity
of
scientific
and
technological
experiments,
the
production
equipment
of
the
core
technology
are
not
in
their
own
hands,
and
the
products
produced
over
a
long
period
of
time
are
of
low
quality,
hindering
the
development
of
our
country's
paperboard
and
various
kinds
of
paper
industries.The
law
of
the
jungle
is
the
absolute
principle
of
development.Therefore,
the
introduction
of
other
countries
and
the
use
of
self-technology
to
make
rewinder
is
imperative.
With
the
rapid
development
of
the
automation
of
modern
paper
machine
production
line
and
the
improvement
of
the
quality
of
the
product
by
the
sales
company,
there
is
a
higher
standard
for
the
ratio
of
performance
to
price
of
the
rewinder.The
overall
performance
of
the
rewinder
necessary
to
be
controlled
and
the
automation
of
the
accuracy
and
height
of
the
rewinder
improved.
In
this
paper,
the
research
and
design
of
the
automatic
control
system
of
high
speed
double
bottom
roll
of
rewinder
is
presented.
The
two
parts
of
the
automatic
control
system
of
rewinder
are
divided
into
two
parts,
namely,
the
control
system
of
rewinder
and
the
transmission
control
system.The
control
system
of
rewinder
uses
Siemens
PLC,
and
the
transmission
system
adopts
Panasonic
system.The
control
system
of
rewinder
is
to
control
the
external
equipment
and
the
body
equipment
of
the
rewinder,
the
operation
of
the
rewinder
operator,
the
input
of
the
data
set
during
the
production,
the
setting
of
the
parameters
of
the
rewinder
controlling
the
historical
data
and
the
browsing
data.The
main
control
of
the
transmission
system
is
the
frequency
conversion
control
of
the
front
and
back
rollers
and
the
motor
of
the
roller
bottom,
which
makes
the
tension
control
stable.
System,
so
that
the
control
paper
roll
tightness
up
to
the
standard..
The
paper
mainly
adopts
the
performance
requirements
of
the
rewinding
machine
and
the
process
flow
of
the
rewinding
machine.
It
is
based
on
the
working
principle
of
the
rewinding
machine,
the
structure
and
function
of
the
transmission
system
and
the
control
system,
and
the
sequential
control
of
the
machine
is
designed
as
an
auxiliary.
The
selection
of
the
roller,
the
control
principle
of
the
transmission
system
and
the
selection
of
the
drive
motor
are
used
to
determine
the
final
reasonable
configuration
of
the
rewinder
and
achieve
the
best
operating
conditions.
In
order
to
improve
the
efficiency
of
roll
paper
and
reduce
the
occurrence
of
paper
disease
in
the
winder.
Keywords:
Automatic
control;
transmission;
tension
control;
rewinder
1
绪论
1.1
国内国外造纸工业现状
造纸工业主要农牧产业废弃的木，竹，芦苇，稻草等原料等，通过科学技术的生产通过进行良性循环，就是为了实现电子资源的重要基础材料产业循环经济的高特性和新的经济增长的。在我国经济开发中，通过在造纸科学技术开发研究，使得规模效益显著，具有大容量的市场和潜在得发展里，对林业，农业，环境保护，印刷，包装，化学工业，机械制造，自动控制，运输和其他相关产业的发展的明显的促进作用。
像我们国家的纸和纸板的生产和消费在世界属于名列前茅。在再生和再利用方面，我国作为世界经济速度最快得国家之一，造纸产业面临资源的枯竭，能源不足和环境约束，越来越使得造纸产业的结构调整，实现现代产业转换和现在造纸产业的可持续发展。
1.2
我国在造纸产业转型存在的问题
在造纸产业的变化过程中，主要问题是原料供应与需求之间的矛盾，独立创新力弱、节能减排的任务艰难而又长远。我国企业的小规模、造纸工业自主创新能力比较薄弱，但在研究中，没有形成有机整体，引进技术的消化和吸收的技术、新的设备的经验使用不到位等不足。大型工业化的得设备比如：大型蒸馏，筛选，漂白，高效率得纸浆设备，复卷机，流浆箱，压光机等重要得设备几乎依赖从国外进口。
世界的大规模的纸浆设备供应还处于垄断阶段。长期以来，以少数几个国家制作的纸浆设备公司拥有着无可比拟得优势，品牌依靠，搜索和开发能力，准确的制造和强大的财务实力和深层次市场扩展力。纸浆和造纸设备供应的基本处于垄断状况，短时间使之变化很困难。
1.3
我国在造纸行业的发展趋势
随着我国的工业化、信息化、城市化、市场经济化和国际化的彻底的开发、经济结构转型的速度加快，造纸产业结构越来越不合理，产业结构的问题不断凸显。为了改善原料的质量问题，减少环境污染、对产品结构的进行优化、对企业的结构布局进行合理安排，促进了产业、资源的合理分配、造纸行业的协调发展。
研发高度适用的具有独立知识产权的设备，加强了国际顶尖技术的研究、开发的设备主要技术，独立创新与消化的相互结合。加强产业技术和设备的系统集成和创新的完善，提高了产业关键技术和一般技术得设备研究与开发，解决限制我国造纸行业发展的技术瓶颈，提升造纸工业得整体水平。
1.4
文章主要的研究工作方向
复卷机的工作是卷纸过程的控制.复卷机传动的动作不同，是被PLC顺序控制的，在本文中分析复卷机的张力控制的原理，对一些电机负载选择法提出生产设计。复卷机的控制系统的设计和选择，完成对复卷机主要的传动和辅助的传动的机型和调试。。
2
复卷机组工作原理
2.1
复卷机立体图
图
2.1
1-复卷底辊，2-纸芯锁，3-压纸辊设备，4-压纸辊，5-推纸装置，6-真空杯式纸芯装载器，7-断纸刀和纸幅保持架，8-底辊吸风机，9-复卷部分的引纸。
图
2.2
1-成品纸辊卸载装置，2-压区保护和端部贴胶带装置
从干部纸机出卷出的母卷通过大型行吊车运送到复卷机退纸架上，用割刀和胶带贴好做出三角形引纸头引，将引纸头经过人工工艺放置到舒展棍上并且启动夹紧，经过，引纸棍，经过分纸刀，张力检测，前后底辊，把粘有胶带的纸全部卷出，上升断纸刀，撕掉卷出的纸，把粘有固熔胶的纸芯吸进去放在前后底辊之间，下降顶针顶紧，压纸辊下降，挡板下降，引纸过程结束，准备复卷。
2.2
复卷机工作描述
复卷机运作是就是开始卷纸，切割纸张，然后在前后辊底与压纸辊的三角模式中运行。
开始复卷的过程中，事先设定号复卷机张力（比如在我的岗位设置的张力为1400N/m）在复卷控制内非常关键。纸卷张力很大程度上决定了纸卷的出卷质量，比如纸卷的紧度，就是不能有松边。
切割纸张的过程是将整个母卷幅宽的分切成系统先前设定好的数个纸卷的幅宽，要使这些个数纸卷达到系统所设定的幅宽，那割刀必须移校对到指定位置而其误差不能超过3mm。校队割刀时要检查刀片的使用状态。发现钝的必须及时换掉，
在复卷的时候，小纸卷的实际直径提升至1.3m或1.5m是非常重要的，这很大程度上影响纸卷紧度。此外，前后底辊间所对应的负荷分配也是不可忽视的影响因素。
设备在复卷的状态是很大程度上受到控制室的调控，除了开始卷纸、切割纸张、分为小纸卷三个过程，纸卷通过复卷机的状态也处于传动系统的控制下，个根据先前设定好的参数运行。
在复卷机工作中需要人工完成的只有引纸，卷出纸头，打上堵头，贴上标签。
2.3
复卷机张力控制系统
复卷机釆用的系统之一张力就是控制系统。在复卷时，电动机的扭矩产生了，所以复卷机课题之一是，张力扭矩控制，转速取决时移动线速度。
2.4
复卷机在复卷时底辊电机的负载特性及容量选择
1.除加减速力矩外，等到指定速度，动态扭矩不大，可利其的电机和逆变器的过载容量来满足，因此，在选择电机容量时，不用考虑的。
2.忽略空载转矩，因为它小于5%;
公式如下：
（2 1）
（2 2）
上述式子中，变量的下标指代的是其有量纲的测量值，如果不存在该下标，则表明这个变量是其相对值；;
是张力;
是纸卷的直径;
是带材线速度;指代的是转动速率;具体指代的是负载功率;在此时指代的是减速机速比。
另外，在和线不发生变化的情况下，转矩与纸卷的直径具有显著的反比例关系，伴随的降低而出现一定的减速，另外，转速与纸卷对应的直径具有显著的反比例关系，伴随的降低而增长，一般来说，功率与不存在任何联系，换而言之，在其直径发生变化的过程中负载功率保持在固定的数值。
在张力极限值不发生改变的情况下，各核心指标所存在可结合开卷过程对和功率发生改变的状况进行具体说明：在形成张力的时候，线速度，在这个时候纸卷达到预期的值，因此负载转矩也达到极限值，其一般情况下处于
A点，而此时(由于);在速率提升的过程中，伴随随V不断增加至，n也不断提升至，
假设在这个过程中D没有发生变化，那么乙的极限值不发生改变，工作点变化至B，也改变至；
（2 3）
在以特定的速率生产的过程中，不发生改变，伴随D的降低，n持续扩增，按照一定规律缩减，在D
降低到极小值的时候，n扩增到极限值在这个过程中不发生变化。
速率不断降低的过程中，假设不发生变化，那么工作点发展至D。复卷时的工作点移动轨迹与开卷完全不同，以D为起始点，通过C和B，最终抵达A。
该负载特性与设备的恒功率调速特性是完全一致的，假如标准转速,那么我们可运算出该设备的额定功率：
（2 4）
如此就可以符合复卷机在制造过程中的速率要求，其实际的调速特性详见图2-3。结合该图我们能够发现，开卷至B点的时候，设备电压己改变到标准电压，而此时的弱磁控制已正式进行，之后转变到功率不发生变化的调速区，电压继续保持不变，磁链在一定程度上减弱，除此之外，转矩电流形成的转矩与转动速率之间具有明显的反比例关系，因此设备的负载转矩电流在设备运行的时候都不发生变化。不然就会造成断纸的后果。
按这个方法电动机的恒功率调速范围应该等于纸卷直径变化的范围，设备的功率等级通常不超过1MW.并且通常应用异步电动机，因为其颠覆转矩伴随n的增加而言降低，
因此其恒功率调速区间受到明显的约束，通常情况下,而卷径改变的幅度大约为3～4，在某些条件下可以达到更大。比如在卷径改变幅度的时候，假如其调速区间为，,,设备无法满足负载需求。处理此类问题的方法是在维持设备转矩不发生变化的情况下，增加设备的额定转速到,此时，相应电动机额定的功率也增大倍。即
（2 5）
该设备所具有的调速特性详见图2-3。因为其体积和重量很大程度上受到转矩的影响，因此根据这种方法提升功率之后，设备体积和重量不发生改变，然而变频器的实际功率在一定程度上提升。在应用这种设备后，在A-B段设备负载转矩电流提升至极限值，并且不发生变化，而在改变至B-B
/段，因为其依然处于设备的恒转矩调速区，伴随D的降低和n的增加，电压水平在一定程度上提高，负载转矩电流明显降低，负载功率未发生改变；而在B点的时候，n和电压都改变到标准值，弱磁控制逐步发挥作用；另外，在B
-C段的时候，电压和功率未发生任何改变，负载转矩电流在降低到一定水平之后就不再发生变化。
图
2.3
转矩，功率与转速的基本关系
2.5
复卷机张力控制系统
张力控制系统来说，就是两个整体电机的速度差，前面复卷机的总体电机速度比后面母卷的电机速度快，相当于就是复卷机的卷纸速度带动后面的母卷电机来运行，按MS系统给出的设定数值，利用转矩环对转矩进行调控，其张力通常调控在既定的区间中，因此其张力控制精度受到一定的影响。如果装配张力传感器，可有效提升其精度。,复卷机的运行速度可以从55m/min提高到2000m/min，一直保持着稳定运行，保证纸卷的紧度。
2.6
张力控制调速系统
在进行复卷之前,必须先引纸，在这个时候张力控制机械调整到空运状态。在引纸的过程中，它可以转变为联动工作状态，在母卷机械和复卷机机械间形成一定水平的张力，在其以较慢的速率卷出辊底，完全建立张力，以上的引纸工艺过程要求母卷张力能够平滑的过度到复卷机处的张力顺利的完成引纸。
在生产过程中如果突然因为纸面不平整，或者是纸芯放置不平整而剧烈抖动发生断纸，张力彻底消失，因为在这个时候转速环并未运行，设备转矩不发生改变，张力转矩的速率发生变化，进而造成开卷机在较短的时间内加速，一直持续到飞车，开卷机停车之后反向旋转，此时存在较高的风险，必须采取断纸保护的措施。
2.7
间接张力制
它一般可以通过转矩给定控制张力系统，其恒功率调速结合控制环节进行具体实现，其他的问题是怎样按照线速度V进行运算
纸卷的直径D计算
因为和与直径存在一定关联，先算纸卷的直径。
（2 6）
对于数字控制系统来说，所有变量都是相对值，一定要把上述式子调节为特定的表达式，
（2 7）
在式子中，为线速度的的基本值，通常选用最大线速度为基本值，为纸卷直径基本值，通常选用设备的最大纸卷直径为基本值，具体指代的是转速基本值，一般选用标准转速，在此时指代的是系数比，在明确急减速比之后它就是常数。在设备停止运行的时候，纸卷直径所对应的原数据不发生改变。
(2)转速给定计算
为了能够在开卷过程中让设备ASR调整到饱和状态，必须调整为实际转速
（2 8）
(3)正限幅给定计算
由控制框图3-9知，在张力建立后得
式子中，在此时指代的是张力转矩给定，主要指代的是加减速动态转矩给定，具体指代的是机械空载转矩给定。这些转矩给定全部为相对值，可知
电动机的张力转矩给定为：
（2 9）
式子中是纸卷直径,是纸卷的直径的相对，上张力为
,是张力的给定相对值，是张力给定测量值.电动机的动态转矩给定为
（2 10）
由于纸卷直径变化的很慢，一般认为，指代的是电动机，那么此时可求出飞轮转矩：
（2 11）
为电动机和机械的飞轮转矩，它与纸卷直径D无关，与为卷材的飞轮有关。
（2 12）
为重力加速度，为卷材比重，为卷材的宽度，为减速机速比。
2.8
直接张力控制系统
对于这种系统来说，较为细微的转速变化都可以形成大张力变化，
为避免振荡超过一定水平，张力调节器不可以在引纸工作进行以前就工作，必须先通过间接张力对其进行调控，在这之后投张力调节器。在复卷结束之前，也必须先将张力调节器撤销。
利用转速给定控制张力的直接张力控制系统，这种系统用于开卷材料一般情况下为拉伸性非常理想的弹性材料，它们为张力的调控奠定了良好的基础。我所在的复卷机机处复卷的都是高级食品包装纸，选用的是通过转速给定控制的直接张力控制系统。
2.9
复卷机双辊的负荷分配
纸张在复卷机复卷过程中，一般情况下会在特定频率下导致底辊出现震动，并导致端面不平，针对复卷的纸卷来说，它对外观的平整性存在比较严苛的要求。在复卷的时候，结合负荷分配参数的调节就能够避免底辊震动，并导致相关的纸面问题，另外，可让纸卷很大程度上体现出内紧外松的效果。
图
2.4
复卷机基本原理图
Rf=前底辊半径（m）
前底辊电机扭矩（Nm）
Ru=卷纸辊半径（m)
F=总开卷张力（N)
卷曲力是后辊底扭矩的扭矩差。
f=张力设定值
后辊底电机扭矩（Nm）
Rr=后底辊半径（m）
减速机速比i=n1/n2
w=纸幅宽度（m）
卷曲力结合卷纸硬度控制+/-卷曲力设定值。
在卷曲力扭矩等于0的时候，前辊底扭矩和后辊底扭矩完全一致。
前后辊底所对应的减速比和辊径不存在差异。
后底辊扭矩缩减一半的卷曲力，前底辊扭矩添加一半的卷曲力，则
卷曲力添加入电机控制回路中，在加减速时不发生变化。
3
复卷机传动系统
3.1
复卷机电源
其应用的电源类型包括其分配情况为:
传动电机一般情况下对柜供电电源
进行调控，
复卷机本体电机通常情况下柜供电电源进行调控，
PLC控制柜供电电源应用先进的UPS电源供电进行调控，
3.2
传动系统原理图
图
3.1
复卷机运行中传动原理图
传动系统所对应的电动机功率未超过1MW，因此其一般应用交-直-交电压型PWM变频器。
结合图3-1我们能够发现，在复卷机运行的过程中，前后底辊电动机转速和转矩方向不存在差异，功率流到指定的底辊电动机；除此之外，在开卷运行的过程中，电动机转速和转矩方向存在差异，其运行于再生状态。除此之外，主电路一般而言应用公共直流母线方案，它能够将各部分逆变器衔接于特定的直流母线上。采取此类安排方式之后，开卷机提供的再生功率利用直流母线输送至前后辊底的电动机，如此就降低了整流器容量。
3.3
复卷主传动电机选型
复卷机主要技术数据:
卷纸轴直径620mm，原纸卷直径的极限值等于3500mm，设计车速2500m/min，纸幅工作张力1400N/m，原纸卷限速直径等于1000mm，底辊直径
750mm。
3.4
退纸辊电机选型
结合设备的负载特性进行分析和选择，
退纸辊转速的极限值：
退纸辊最低转速：
退纸辊调速范围：
选择减速机速比：原纸卷直径通常等于1000mm,退纸辊提升至转速极限值的时候
（3 1）
得
退纸辊电机功率：
取,,
则
因为电机功率是按照退纸辊扭矩极限值进行运算的，因此无需实现扭矩核算，
同时也分析了
1.5倍的动态力矩裕量，因此设备的额定功率等于650KW，同时应用了减速比等于2.82的减速箱。能达到复卷机平时所要求的工作性能。
3.5
底辊电机得选型
在匀速卷纸时，纸幅张力不发生改变，电机输出力矩区间较小，应用减速箱之后，在车速达到极限值的情况下，电机转速通常情况下调节为额定转速，能够将电机选择最佳。
前后底辊可选择规格完全一致的电机，其标准转速一般等于1550。
则减速机速比
为满足转矩要求，底辊电机功率应选为：
在稳定速度卷纸得过程中，纸幅张力不发生变化，所以前后底辊电机提供的轴功率通常为
结合运算的额定功率值展开对比，选取其极限值以符合功率要求。
具体选定辊底电动机的额定功率为300KW，额定转速为1248rpm，配转速比为1.47的减速箱。
3.6
退纸辊调试
表
3.1退纸辊调试选择表
母卷直径（mm）
转速（rpm）
长度（%）
能量（KJ）
重量（kg/m2）
加速功率（KW）
减速功率（KW）
最大张力加速功率（KW）
最小张力加速功率（KW）
最大张力减速功率（KW）
急停功率（KW）
3500
199
100
10548
194416
382.6
-382.6
88.1
305.1
-677.1
702
根据表3-1可以得到退卷机的性能数据。
表
3.2
复卷机电机基本性能选择表
退卷机测试结果见表3-3
退卷机的母卷长度暂定为6400mm。退纸辊直径Ds。纸张厚度=密度/重量=.退纸辊转速。
母卷直径D通过公式对比之后得出
表
3.3
复卷机电机功率范围选择表
由以上三表得知：设备的标准功率等于650KW，搭配减速比等于2.82的减速箱。达到复卷机性能要求，能够稳定运行。
3.7
前后底辊调试
表
3.4
前后辊底基本性能选择表
表
3.5
母卷样式选择表
加速时间（s）
减速时间（s）
急停时间（s）
速度（m/min)
最大张力（N/m)
最小张力（N/m)
纸张幅宽（mm）
密度（kg/m2）
重量（g/m2）
母卷最大直径（mm）
退纸辊直径（mm）
复卷最大直径（mm）
纸芯直径（mm）
55
55
30
2000
2000
500
6460
1000
225
3500
614
1500
100
表
3.6
母卷电机功率选择表
纸卷直径（mm）
转速（rpm）
长度（%)
能量（KJ)
重量（kg/m2）
加速功率（KW)
减速功率（KW）
最大张力加速功率（KW）
最小张力减速功率（KW）
最大张力减速功率（KW）
急停功率（KW）
1500
424
100
5854
23708
212.4
-212.4
522.4
289.9
97.6
389
根据以上三表得：张力功率一般为406.15KW，相应的加速功率等于212.4KW，因为前后辊底设备完全一致，参数设定也不存在差异，因此对单个电机展开检测。
表
3.7
电机功率范围选择表
表
3.8
前后辊底电机选择表
根据表3-6，3-7，3-8得：选定辊底电动机的额定功率为300KW，其标准转动速率等于1248rpm，选择符合该指标的减速箱，达到复卷机要求得功能。
3.8
复卷机控制系统与传动系统的数据交换
复卷机控制系统与东芝传动的利用实现信息交换。程序编写一般情况下是在英文环境下进行的。
表
3.9
传动系统数据地址表
地址
注释
说明
信号等于1的时候，在控制条件改变至卷纸条件的时候，允许信号输出，准备卷纸。
信号等于1的时候通过手动的方式进行运行。除此之外，在为真的时候，开卷机可利用信号对速度进行调控。
发送2秒脉冲爬行请求信号给传动。在
等于1的时候，传动爬行提升至设定值。
操作按钮发送2秒脉冲，在这之后将请求信号传输至传动。在等于1的时候，请求传动运行结合加速时间将速率提升至设定值
设备在既定的运行停止，开卷机在这个时候调整为手动运行。
信号等于1的时候，将传动转向为纸张从舒展辊的顶。
在信号为1的时候，复卷机无法完成其他操作，
全部操作都不被允许。而在信号等于1的时候，放卷机会通过速度极限值停止，复卷机速率逐渐降低至0。而在信号为1的时候，设备所对应的减速时间可进行具体设置。
信号为1的时候，前底辊能够转变为停止模式。
信号等于1的时候，纸张保持条处于上升位置。
DB142.DBX3.3
Jog
Forward
(Maintained)
信号为1时，点动向前请求开。
DB142.DBX3.4
Jog
Backwards
(Maintained)
信号为1时，点动后退请求开。
DB142.DBX3.5
Web
break
(Maintained)
信号为1时，断纸状态激活。
DB142.DBX3.6
Unwinder
jog
for
clutch
closing
(Maintained)
信号为1时，开卷机前后缓慢摆动。
DB142.DBX4.1
Unwinder
manouvering
crawling
permitted
(Maintained)
当手动模式下制动器打开时信号必须为1，信号为0时，手
动模式不被允许。如果在操作模式信号为0，
制动器能够在减速时间当中停止。
引纸模式请求时信号必须为1，在操作时保持
真。信号为0时。在进行操作的过程中假如信号为0，那么复卷机必然把加速时间调整至0。
运行模式请求的时候信号应为1，而在信号为0的时候，手动模式难以进行。在进行操作的过程中你，假如信号为0，那么设备就会根据加速时间减少车速。
在信号为1的时候，传动开始进行读取，在工作人员操作直径设置按钮的时候，其信号为1。
DB142.DBX4.7
UW
Manual
crawling
SP
from
Panel
(Maintained)
当使用电位计设置手动爬行速度时，信号为1.
DB142.DBX5.0
Set
change
on
(Maintained)
在复卷机停止和开卷机处于扭矩/张力控制模
式，信号为1，进而让制动器能够有充足的时间实现换卷顺序。
在踢纸器动作的时候，其信号为1。
DB142.DBX5.2
Winding
force
control
on
(Maintained)
信号为1，允许前/后底辊根据去工作。
如果信号为0，前/后底辊停。
DB142.DBX5.3
Unwinder
tension
control
on
(Maintained)
信号为1，允许开卷机工作在
，到张力设定值。
DB142.DBX5.4
在张力控制请求进行正式取消的时候，其信号调整为1。
DB142.DBX5.5
Unwinder
clutch
close
(Maintained)
信号为1，制动器能够调节为操作模式。假如在这个时候信号为0，那么制动器只可以在限速的条件下进行操作。
在接合张力打开的时候，其信号为1。
其传输摩擦力测量请求的时候，其信号为1。
引纸模式打开，张力控制预设功能开时，信号为1。在这个时候并未进行张力控制。
前底辊反转时信号为1，引纸
模式的时候可对其进行应用。
3.9
自动停止功能
除张力控制以外，复卷机的传输控制通常情况下是自动停止，这是十分关键的过程。另外，应对长度值和直径值进行合理的设定，避免失去张力而出现急停的情况。另外，设备自动停止主要包括三类模式：复卷机的自动停止模式，开卷机直径自动停止模式。复卷机3个自动停止模式的3个停止模式，如果计算出停止传输系统的模式的话，可以自动选择在电脑的主画面上选择的第一个停止模式。
结合图3-2我们可知，系统在传输允许长度技术信号至传动系统之后，可对运行长度进行计算，在这之后将其反馈到控制系统，传动系统可结合复卷长度设定值展开运算，计算值可改变至长度停止区间内，而且在这个时候控制系统也可按长度停止，那么传动系统就能够传输相应的停止时间。
图
3.2
复卷机长度自动停止功能框图
结合图3-3我们可知,系统按照要求传输复卷直径停止信号，
同时把复卷实际直径值输送至传动系统，它根据纸张参数运算必须停车的长度值，在这之后传输相应的停止时间。
图
3.3
复卷机直径自动停止功能框图
图
3.4
复卷机直径自动停止功能框图
结合图3-4我们可知，控制系统能够传输开卷直径设定值至传动系统，它结合纸张参数分析停车所对应的长度值，在这之后传输停车请求和停止所要求的时间，在这之后将其进行反馈。
4
复卷机控制系统
本研究结合实际需求选择西门子，并应用了S7-416-2，而程序运行软件为。
控制站设备主机:戴尔工控机，相应的运行工具为,
控制站软件能够提供多项参数，其中比较具有代表性的包括复卷控制状态值、测量值等，从而实现通信状态的实时监控。
控制站的用户包括两类，分别是工程师和操作员。
工程师可对用户的权限展开调节，并将参数调节至合理的水平。
操作员所具有的权限包括：
（1）
调控设备的各项动作。
（2）
设定复卷机智能化停止。
（3）
设置切刀的具体部位。
（4）
纸幅宽度、前后底辊负荷分配曲线。
（5）
参数能够在设备的控制面板中进行具体设置。
（6）
通常来说，可对速度、加/减速时间等参数展开具体设定。
4.1
PLC控制系统硬件组态
建立的硬件组态图详见下图，在主站下挂靠了
4个ET200从站，若干个的绝对值编码器。
图
4.1
西门子S7-400
PLC硬件组态图
图
4.2
复卷机控制系统选型表
4.2
控制站软件画面
复卷机控制站主要通过工具实现了画面组态，让工作人员能够和设备彼此交替。控制面板对设备的全部参数都进行了具体设定，可判定设备工作情况是否稳定，并且软件运行环境主要为英文显示。
4.3
主画面
控制面板的核心功能包括：
（1）
选择多种停机机制，其中比较具有代表性的包括根据卷纸芯直径停机，按纸卷直径停机等。
（2）
纸芯直径的具体设置，其主要涉及到纸卷具体直径，已卷完的纸卷直径。
（3）
纸卷的长度设定，其要求的长度与之前已卷完纸卷的长度。
（4）
卷停机直径的具体设定，已卷完的直径跟随上一套已经卷完的纸卷直径。
（5）
芯规格选择，设定有3英寸，6英寸，12英寸两种规格纸芯。
（6）
纸种信息输入，其涉及到多种参数，其中比较主要的包括纸幅宽度、克重等。
（7）
系统结合各项运行数据，其中比较主要的包括前后底辊扭矩、扭矩比、卷曲力和张力来进行实时调整。
（8）
复卷机速度设定、复卷机实际速度，引纸速度的设置，限定速度设定。
（9）
放卷方向的选取；放卷机、压纸辊工作状态。
（10）
复卷机工作、停止的调控。
（11）
纸尾喷胶的选取（点喷还是连喷），自动换卷控制。
4.4
切刀位置调整
（1）
操作侧具体位置的显示，其一般情况下应用感应检测。
（2）
纸芯止动器实际位置的显示，由感应检测。
（3）
纵切刀速度补偿，根据复卷机速度。
（4）
纸卷规格设置和相应的规格，其主要结合切刀位置获取。
（5）
母卷幅和纸边的实际宽度。
（6）
复卷纸卷设定相关参数，在这之后结合小纸卷对规格进行具体设定。
（7）
切刀的选取和相应的状态，两把边刀一定要进行科学的选择。
4.5
压纸辊负载曲线调整
（1）
其一般情况下结合纸卷直径展开调节。
（2）
放卷机位置、纸卷直径实时信息。
（3）
选取PID控制。
（4）
在负载曲线当中得到负载力设定值，压纸辊在通过标准化的校准之后获取其设定值。除此之外，可调节传动侧负载，复卷纸卷长度等要素。
4.6
底辊负荷分配曲线调整
其一般是调节前后底辊所对应的运行速度差，它对复卷纸卷紧度具有重要影响。
复卷纸卷一般情况下要求纸卷内紧外松。
（1）在比例超过50%的时候，其百分比也达到较高的水平，前后底辊速差也相对较大。（2）另外，面板内按钮可对其分配曲线展开调节。
（3）可显示其得到的各项重要参数，其中比较主要的包括底辊负荷分配比例设定值、具体的卷曲力等。
（4）设定复卷的速率，并对其进行显示。
（5）设定其张力，并对其进行显示。
（6）设定引纸的速率，减速度时间设置。
4.7
生产控制流程
自动停机控制包括多种模式，其中比较主要的包括复卷纸卷长度停止模式、原纸卷直径停止模式等。
对于自动停机控制来说，它能够对纸卷的多项参数展开调控，进而让复卷出的纸卷能够符合实际需求。
自动停机对纸卷各参数控制的误差区间：。
在断纸的时候长度计数停止。
4.8
纸卷自动换卷顺序控制
应用工具内的特定功能对纸卷自动换卷程序进行填写，它一般和启动命令独立运行。一般来说，顺序控制不再采取手动的方式调控下述设备的动作:
卸纸斗
安全栅
顶轴器
压纸辊
踢纸器
热溶胶喷胶系统
断纸刀
4.9
复卷机自动启动顺序
其一般与纸卷自动换卷顺序控制都涵盖于特定的控制功能块内。
在操作换卷顺序控制按钮之后，在卸至卸纸斗以后可进行下述动作：
纸芯加载；
压区安全栅在一定程度上降低；
压纸辊降低；
允许操作人员可以调节为运行模式。
5
复卷机顺序控制
其一般是结合复卷机的运行原理进行相关的设计，而执行机构主要结合一定的秩序对程序展开调控，进而实现多种动作，并能够对复卷机展开智能化的调控。复卷机顺序控制包含纸芯自动加载顺序，有纸芯输送自动换卷顺序。另外，设备的控制程序能够通过工具进行编写。
（1）加载顺序
其主要实现了设备运转时，纸芯转移至指定位置的自动换卷操作，其具体情况详见下图。
图
5.1
复卷机运行前加载动作图
其主要是在复复卷母卷的结尾纸卷时，不用将纸芯传输至底辊处，并实现智能化的换卷。
（2）有纸芯输送自动换卷顺序
其主要是在换卷的时候同时实现了两个过程，分别是纸芯数值至底辊和换卷，它很大程度上表现出设备的高效性，大幅度降低了生产时间，详情见下图.
图
5.2
无纸芯输送自动换卷流程图
图
5.3
有纸芯输送自动换卷流程图
5.1
顶轴器自动校准位置
顶轴器可结合纸卷对校准位置进行设定。在操作顶轴器之后就能够实现校准，电动机促使顶轴器轴调整至边刀位置，另外，顶轴器位置主要是利用传感器进行测定。
5.2半自动调刀设置
其一般可通过移动装置实现成对移动，它主要利用交流电机展开调控，可对移动速率展开准确的调节。
传感器通常情况下可装配于基座，并可对分条刀位置进行准确的检测，同时将信息输送到分条刀就地控制面板，在调刀位置的时候必须让复卷机停止运行。除此之外，其位置调节可在有纸幅的条件下完成。
5.3.压纸辊控制
这种装置在WinCC内有专门的控制界面，压纸辊曲线能够进行多种调节。一般来说，压纸辊负载在复卷的时候，中跟伴随纸卷直径发生一定的改变，大部分情况下纸卷直径相对较大，则其承受的实际负载就处于较低的水平。
在设备工作时，压纸辊液压大部分情况下会调节为卸压状态。
负载值结合传感器压力实现反馈控制，并可以结合相关参数展开校验，其中比较主要的包括液压缸长度、压纸辊横梁重量等。
5.2
.震动传感器
压纸辊横梁通常装配有这种装置，可对纸卷的震动水平展开测定，假如纸卷震动超过一定水平，那么通常会导致张力出现波动，在这个时候应该让复卷机的运行速率降低。在震动值大于一定水平的时候，复卷机应该进行减速。
5.3
复卷卷曲力
它在WinCC内有专门的控制界面，可结合紧度标准对曲线展开调整，它能够把纸卷直径值划分为4个断点，并进行合理的设置，其中有两个点固定不变，另外两个点应结合实际需求进行设定，设定结束的曲线值在运行的过程中可传输至传动系统，进而对底辊负荷展开科学的调控。
5.4
纸幅运行张力
纸幅张力一般可结合控制面板展开调节，而张力水平可通过趋势图进行具体体现。
5.5
静态张力
静态张力通常是利用WinCC展开调节。在纸卷结束的之后，复卷机可以调节为，静态张力。它能够让切断的纸幅维持在后底辊。除此之外，静态张力不能够超过纸幅张力，防止张力超过一定水平，进而导致纸张受到损伤。
5.6
结合张力
根据张力可对WinCC展开调节。张力在用于断纸之后，可把纸幅结合在复卷机中。除此之外，张力不能够超过纸幅张力，防止张力超过一定水平导致纸张损伤。
5.7
纸卷运行曲线
在复卷的时候，各类运行状态可通过特定的形式进行显示，其中比较主要的参数包括张力、电机扭矩等。
5.8
历史曲线
WinCC内能够储存两个月的数据信息，在画面内能够对历史数据进行详细的查看，其涉及到多元化的曲线类型，其中比较主要的包括速度、
纸卷直径等，工程师可对设备历史曲线展开查看，并对设备工作状态进行测定，
也能够根据该曲线对设备故障展开分析。
5.9除尘系统
这种系统通常涵盖两套静电除尘装置，通常还配置了多种器件，其中比较主要的包括真空吸尘箱，
抽风风机等。除此之外，真空洗尘箱通常设置了喷嘴口。而对于真空吸尘箱来说，其一般装配于纵切刀处两侧，真空吸尘箱利用喷嘴口对纸毛进行吸取。
与此同时，吹风流量可结合吹风风机的实际频率展开科学的调控。
吹风风机技术参数：，风量;
抽风风机技术参数：，风量。
结合生产和设备的实际要求，应用工作在对设备实现画面组态，其涉及到多种类型，其中比较具有代表性的包括生产数据输入和复卷机工作控制控制面板，切刀参数输入和控制画面，控制系统维护画面等。
在上述组态画面涉及完毕之后，与普通系统通信实现控制信息的互换，进而对复卷机展开智能化的调控。
6
总结
首先，本文先介绍了复卷机的性能特点，接着讲解了双底辊复卷机的结构，给出了
复卷机的性能参数，同时对其运行流程展开了具体描述，提出了其各方面的控制需求，建立了标准化的运行模式。
针对复卷机控制系统而言，本研究主要将作为核心控制器，应用了WINCC组态软件，在这之后设计了控制程序，之后建立了严谨的控制系统。本研究针对其硬件组态展开了综合性的论述。通过WINCC组
态工具设计的PC控制系统，为相关工作人员提供了更为优良的控制画面，并且也开发了专门的设备维护画面，进而便于对各类设备进行有效的维护。
针对其传动系统来说，本研究主要应用了张力控制的闭环控制系统。结合相关要求分析了传动主电机的实际容量，同时对电机展开了科学的调试。除此之外，控制系统的通信主要利用协议实现通信。本研究还设计了自动停止功能框图，让复卷直径、直径等能够进行合理的控制。
在经过调试工作之后，系统运行非常可靠，工作速率可以保持在2000M/min，并且生产性能可以符合相关的生产要求，确保产品具有出众质量。
纸机发展和革新的速率非常快，而且纸机的工作速度也在不断优化，对复卷机性能需求也更为严苛，为了符合设备的生产需求，必须对张力控制系统展开更为科学的设计。
复卷机的运行效率还可借助系统改造的方式获得提升，复卷机在对纵切刀刀距展开调控的时候，其通常损耗的时间较多，假如可以实现纵切刀刀距的智能化调节，那么就可以在不改变复卷机车速的条件下优化生产效率。
毕设的过程是枯燥乏味的，复卷机是一门比较冷门的课题，资料来源少，一直缺少完成此次毕设的动力，是刘海浪老师一直不厌其烦的督促和教导我如何完成毕设，是我能够坚持完成毕设的动力源泉。在这里最深的谢意献给我的刘海浪老师，不管是本文的选题、设计或者是一系列的研究工作，老师都对我给予了无私的帮助。老师平时事务繁多，然而每次我提出的问题他都仔细解答，老师的指导和鼓励使我受益匪浅。
感谢斯道拉恩索《广西》浆纸有限公司A班的各位同事，谢谢！
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