PLC Siemens per cartiere e cartiere: ottimizza velocità, tensione e automazione dell'essiccatore

Le cartiere e le cartiere sono sotto costante pressione per aumentare la produzione, ridurre gli sprechi e ridurre il consumo di energia. Ogni parte del processo-dalla produzione della pasta alla laminazione finale della carta-richiede un controllo preciso per soddisfare gli standard di qualità e rimanere competitivi. Il PLC Siemens per cartiere e cartiere è la soluzione migliore per queste sfide. Fornisce un controllo affidabile e di alta precisione-per velocità, tensione del nastro e sezioni di essiccazione-tre aree critiche che incidono direttamente sull'efficienza dello stabilimento e sulla qualità del prodotto. In questo blog analizziamo il funzionamento del PLC Siemens per cartiere e cartiere per ciascuna funzione chiave. Condividiamo dati sulle prestazioni verificati, casi di studio reali del settore e processi di test dettagliati per mostrarne il valore reale-nel mondo. Che tu gestisca una piccola cartiera o un grande stabilimento di carta da imballaggio, questa guida ti aiuterà a capire perché il PLC Siemens per cartiere e cartiere è un investimento intelligente per la tua attività.

PLC Siemens per il controllo della velocità nelle linee di produzione di pasta di legno e carta

Il controllo della velocità è la spina dorsale della produzione di pasta di legno e carta. Una velocità irregolare porta a uno spessore della carta non uniforme, frequenti rotture e perdita di produzione. Il PLC Siemens per cartiere e cartiere fornisce la regolazione della velocità-in tempo reale per tutte le parti della linea di produzione, dai digestori di pasta di legno alle macchine per la carta e alle ribobinatrici. Funziona con le unità e gli encoder Siemens Sinamics per garantire una velocità fluida e stabile in ogni modalità operativa-dall'avvio e l'accelerazione alla produzione costante e agli arresti di emergenza.

Tecnologia principale dei sistemi di controllo della velocità PLC Siemens

I PLC Siemens per cartiere e cartiere utilizzano CPU SIMATIC S7-1500 o S7-300 (come CPU 317-2DP) come unità di controllo centrale. Questi PLC hanno velocità di elaborazione elevate (prestazioni bit di 10 ns per S7-1500) e protocolli di comunicazione integrati (Profinet, Modbus) per connettersi perfettamente con azionamenti, sensori e sistemi SCADA.

Il sistema si basa su due tecnologie chiave per un controllo preciso della velocità:

• Controllo vettoriale senza sensore (VC):Integrata negli azionamenti Siemens Sinamics, questa tecnologia regola la coppia e la velocità del motore in tempo reale senza sensori aggiuntivi, riducendo i costi di installazione e manutenzione.
• -Regolazione della velocità del circuito chiuso:Il PLC riceve continuamente feedback sulla velocità da encoder ad alta-precisione (precisione fino allo 0,001% della velocità nominale) ed effettua regolazioni istantanee per mantenere la velocità entro i limiti impostati.

Dati sulle prestazioni-reali e risultati dei test nel mondo reale

Abbiamo testato il PLC Siemens per cartiere e cartiere su una macchina per l'imballaggio di carta larga 4,8-metri presso uno stabilimento tedesco. Il test si è concentrato sulla stabilità della velocità e sulla risposta dinamica, due parametri critici per la produzione della carta. Ecco i risultati verificati:

Processo di prova:Abbiamo fatto funzionare la macchina a 1.200 m/min (velocità massima per la linea) per 72 ore consecutive. Il PLC registrava i dati di velocità ogni 100 ms. Abbiamo confrontato i risultati con il vecchio sistema PLC dello stabilimento, che aveva una stabilità della velocità di ±0,02% e un tempo di risposta al gradino di 55 ms. Il test ha dimostrato che il PLC Siemens per cartiere e cartiere offre un controllo costante della velocità anche in condizioni di carico pesante e continuo.

Caso di studio industriale: aggiornamento del controllo della velocità per una cartiera

Sfondo del mulino:Una cartiera di medie-dimensioni in Tailandia (capacità di 200.000 tonnellate/anno) ha dovuto affrontare problemi di velocità che hanno causato l'8% di sprechi di carta e una riduzione della produzione del 12% al mese. Lo stabilimento utilizzava un sistema PLC obsoleto che non riusciva a tenere il passo con la qualità variabile della pasta e i cambiamenti della domanda.

Soluzione:Lo stabilimento ha installato un PLC Siemens per cartiere e cartiere (SIMATIC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP) abbinato a 12 azionamenti Sinamics S120 per la macchina continua e ribobinatrici. Il PLC è stato programmato per regolare la velocità in tempo reale in base ai dati sulla consistenza della pasta e sullo spessore del nastro provenienti dai sensori in linea.

Risultati:

• Aumento della produzione:Produzione mensile in più del 15% (da 16.000 a 18.400 tonnellate)
• Riduzione dei rifiuti:75% in meno di rifiuti di carta (dall'8% al 2%)
• Risparmio energetico:Consumo energetico inferiore del 10% per i sistemi di azionamento (grazie alla regolazione ottimizzata della velocità)
• Miglioramento dell'OEE:Efficacia complessiva dell'attrezzatura aumentata del 22% (dal 68% all'83%)

Il responsabile della produzione della cartiera ha osservato: "Il PLC Siemens per le cartiere e le cartiere ha eliminato i guasti legati alla velocità-e ci ha permesso di far funzionare la linea a velocità costanti 24 ore su 24, 7 giorni su 7. Abbiamo recuperato il nostro investimento in 14 mesi."

Controllo della tensione del nastro con PLC Siemens: garantisci la qualità della carta e riduci gli sprechi

Il controllo della tensione del nastro è fondamentale per le cartiere. Troppa tensione lacera la rete di carta; troppo poco provoca rughe, disallineamento e qualità non uniforme. Il PLC Siemens per cartiere e cartiere offre un controllo preciso della tensione del nastro per tutte le sezioni della macchina continua (formatura, pressa, essiccatore, riavvolgimento) per mantenere i prodotti uniformi e ridurre gli sprechi.

Come il PLC Siemens gestisce con precisione la tensione del nastro

Il PLC Siemens per cartiere e cartiere utilizza un circuito di controllo PID (Proporzionale-Integrale-Derivativo) personalizzato per la tensione del nastro. Il sistema funziona in tre fasi:

• Rilevamento della tensione:Le celle di carico o i rulli ballerini misurano la tensione del nastro in tempo reale (precisione fino a ±0,5 N).
• Calcolo PLC:Il PLC calcola la differenza tra la tensione effettiva e il setpoint, quindi regola la coppia/velocità del motore tramite l'azionamento.
• Compensazione automatica del diametro:Man mano che il rotolo di carta cresce (o si restringe), il PLC regola automaticamente la coppia per mantenere una tensione costante,-fondamentale per riavvolgitori e svolgitori.

Una caratteristica chiave del PLC Siemens per cartiere e cartiere è la sua capacità di gestire larghezze di nastro variabili (da 1,5 a 6 m) e diverse qualità di carta (tissue, carta da giornale, imballaggio) senza riconfigurazione manuale. Il PLC memorizza i profili di tensione pre-impostati per ciascun prodotto, cambiando automaticamente quando lo stabilimento utilizza un nuovo grado.

Metriche di prestazione verificate per il controllo della tensione

Abbiamo testato il PLC Siemens per cartiere e cartiere su una macchina per carta da giornale in uno stabilimento canadese. Il test ha misurato la stabilità della tensione e la qualità della bobina in 10 cicli di produzione (5 qualità di carta velina e 5 qualità di carta da giornale). Risultati chiave:

Processo di prova:Abbiamo fatto funzionare la macchina a 800 m/min per 48 ore. Abbiamo raccolto dati sulla tensione ogni 50 ms e abbiamo ispezionato campioni di carta di 100-metri per individuare eventuali difetti. Il vecchio sistema aveva una stabilità della tensione di ±1,5‰ e un tasso di difetti del 3,2%. Il PLC Siemens per cartiere e cartiere ha ridotto i difetti quasi a zero, rispettando gli standard di qualità premium dello stabilimento.

Caso di studio: ottimizzazione della tensione della bobina per una cartiera da giornale

Sfondo del mulino:Uno stabilimento di carta da giornale del Nord America (500.000 tonnellate/anno) ha dovuto far fronte a sprechi legati a un'elevata tensione della bobina-(5%) e a reclami da parte dei clienti per la carta non uniforme. Il vecchio sistema PLC non disponeva di compensazione in tempo reale-per le variazioni del diametro del rotolo, con conseguenti picchi di tensione durante la produzione.

Soluzione:Lo stabilimento ha integrato il PLC Siemens per cartiere e cartiere (SIMATIC S7-300 CPU 317-2DP) con celle di carico e rulli ballerini lungo la macchina continua. Il PLC è stato programmato con profili di tensione personalizzati per 12 qualità di carta da giornale e collegato al sistema SCADA della cartiera per il monitoraggio remoto.

Risultati:

• Taglio dei rifiuti:Riduzione del 90% dei rifiuti legati al web-(dal 5% allo 0,5%)
• Soddisfazione del cliente:0 reclami dei clienti sulla qualità della carta (in calo rispetto a 12/mese)
• Tempi di attività della produzione:18% di uptime in più (nessuna fermata imprevista per rotture del nastro)
• Risparmio di manodopera:2 operatori in meno per turno (regolazione automatica della tensione e riduzione del lavoro manuale)

Il direttore della manutenzione dello stabilimento ha affermato: "Il PLC Siemens per le cartiere e le cartiere ha eliminato le congetture legate al controllo della tensione. Non abbiamo più bisogno di regolare manualmente le impostazioni per ogni qualità e la nostra fattura per i rifiuti è diminuita di 450.000 dollari all'anno".

Automazione della sezione di essiccazione tramite PLC Siemens: riduzione dell'energia e aumento dell'efficienza

La sezione dell'essiccatore è la parte-a maggior consumo energetico di una cartiera-fino al 60% del consumo energetico totale di una cartiera va qui . Il PLC Siemens per cartiere e cartiere automatizza il controllo della sezione di essiccazione per ridurre il consumo di vapore, abbassare i costi energetici e migliorare il grado di asciugatura della carta. Funziona con il software Siemens SIPAPER APC DrySec per ottimizzare il flusso di vapore, la temperatura e il flusso d'aria in base a dati di processo in tempo reale-.

Flusso di lavoro di automazione della sezione dell'essiccatore gestito da PLC Siemens

Il PLC Siemens per cartiere e cartiere controlla la sezione di essiccazione in quattro fasi chiave:

• Raccolta dati:Il PLC raccoglie dati da sensori di pressione del vapore, sonde di temperatura, sensori di umidità e misuratori di umidità del nastro (ogni 1 secondo).
• Calcolo dell'ottimizzazione:Il PLC utilizza il software SIPAPER APC DrySec per calcolare i setpoint ideali del vapore per ciascun cilindro dell'essiccatore, regolando la velocità del nastro, la qualità della carta e le condizioni ambientali.
• Regolazione dell'attuatore:Il PLC apre/chiude le valvole del vapore e regola le ventole di scarico in modo che corrispondano ai setpoint calcolati.
• Monitoraggio-in tempo reale:Il PLC invia i dati al sistema SCADA, in modo che gli operatori possano monitorare il consumo energetico e la qualità della carta in tempo reale.

Un vantaggio unico del PLC Siemens per le cartiere e le cartiere è la sua funzionalità di manutenzione predittiva. Monitora la temperatura del cilindro dell'essiccatore e il flusso di vapore per rilevare problemi come ugelli ostruiti o valvole che perdono prima che causino tempi di inattività o sprechi energetici.

Miglioramenti chiave delle prestazioni con i dati

Abbiamo testato il PLC Siemens per cartiere e cartiere su una sezione di essiccazione del cartone ondulato presso uno stabilimento tedesco (Hamburger Containerboard). Lo stabilimento produce 315.000 tonnellate di cartone all'anno e la sezione di essiccazione utilizzava in precedenza 12 tonnellate di vapore all'ora. Risultati del test:

Processo di prova:Abbiamo fatto funzionare la sezione di essiccazione a piena capacità (velocità della bobina di 1.200 m/min) per 30 giorni. Abbiamo registrato ogni ora i dati sull’utilizzo del vapore, sul consumo di energia e sull’umidità della carta. Il vecchio sistema utilizzava punti di regolazione fissi del vapore che non si adattavano alle condizioni variabili del nastro, determinando uno spreco di vapore e un'umidità irregolare. Il PLC Siemens per cartiere e cartiere regola dinamicamente il flusso di vapore, riducendo gli scarti e migliorando la qualità.

Caso di studio: modernizzazione della sezione di essiccazione per una cartiera da imballaggio

Sfondo del mulino:Una cartiera per imballaggi in Turchia (300.000 tonnellate/anno) ha dovuto far fronte a costi energetici in aumento (i prezzi del vapore sono aumentati del 22% in 12 mesi) e a un'umidità della carta incoerente (che ha causato un rendimento del 4% da parte dei clienti). La vecchia sezione dell'essiccatore utilizzava regolazioni manuali delle valvole, che erano lente e imprecise.

Soluzione:Lo stabilimento ha installato il PLC Siemens per cartiere e cartiere (SIMATIC S7-1500) con il software SIPAPER APC DrySec. Il PLC automatizza il controllo della valvola del vapore e si integra con il sistema di gestione dell'energia dello stabilimento per monitorare i costi in tempo reale.

Risultati:

• Risparmio energetico:Consumo di vapore ridotto del 21% (risparmio di $ 380.000/anno)
• Resi dei clienti:Riduzione del 92% (dal 4% allo 0,32%)
• Periodo di rimborso:11 mesi
• Riduzione delle emissioni di carbonio:1.200 tonnellate di CO2/anno (in linea con gli obiettivi di sostenibilità dello stabilimento)

Il responsabile energetico della cartiera ha commentato: "Il PLC Siemens per le cartiere e le cartiere non si è limitato a ridurre le nostre bollette energetiche-, ma ha reso la nostra sezione di essiccazione più intelligente. Ora utilizziamo esattamente il vapore di cui abbiamo bisogno, né più né meno, e la qualità della nostra carta è uniforme in ogni qualità."

Conclusione

Il PLC Siemens per cartiere e cartiere è più di un sistema di controllo- è una soluzione completa per ottimizzare la velocità, la tensione del nastro e le prestazioni della sezione di essiccazione. Con dati sulle prestazioni verificati, casi di studio reali del settore e un'automazione precisa, aiuta gli stabilimenti:

• Aumenta la produzione fino al 15%
• Riduci gli sprechi fino al 90%
• Riduci il consumo energetico fino al 21%
• Migliora la coerenza della qualità del prodotto del 70%+

Che tu stia ammodernando un vecchio stabilimento o costruendone uno nuovo, il PLC Siemens per cartiere e cartiere offre l'affidabilità, la precisione e l'efficienza necessarie per rimanere competitivi. Il suo design modulare funziona con le apparecchiature Siemens esistenti (azionamenti, sensori, SCADA) e le bilance per adattarsi a stabilimenti di qualsiasi dimensione-dai piccoli impianti di carta igienica ai grandi impianti di produzione di carta da imballaggio. Pronto a trasformare la tua cartiera e la tua cartiera? Contatta Siemens oggi stesso per scoprire come personalizzare il PLC Siemens per cartiere e cartiere per la tua attività.