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设备使用・

造纸机横幅定量模糊控制器的设计

于衍星

　孟彦京

　董玉洲

陕西科技大学　

(

陕西咸阳

712081)

山东昌华机械股份公司　

(

山东聊城

252059)

摘　要 　基于通用型单片机设计造纸机横幅定量模糊控制器。应用于普通开启式流浆箱、

气垫式流浆箱上 ,

可以快速准确地在线自动调整纸页的横幅定量 ,使纸页的横幅定量差控制在 ±1. 5 %

关键词 　单片机　模糊控制器　造纸机　横幅定量

1 　引言

定量作为纸张质量的最基本的物理指标之一 ,稳

定是十分必要的。定量控制分纵向控制和横幅控制。

现在纸机大部分都配备了纵向定量控制系统。但随着

纸机幅宽的加大和纸机车速的提升 ,单纯的纵向控制
还不能较好地满足用户对纸页定量的要求。增设横幅

定量控制系统是必然趋势。

目前国内造纸机工作车速大部分在 800m/ min 以

下 ,只有部分引进的国外纸机工作在 1000m/ min 以
上。中低速纸机 (工作车速 250m/ min 以下) 的流浆箱
几乎都使用开启式 ,250m/ min 以上采用气垫式。由
于印刷行业对纸页的横幅定量比较敏感 ,其偏差较大
将影响印刷机的运行 ,因此造纸厂对纸机的横幅定量
稳定性都有迫切的要求。

现在国内对纸机流浆箱的横幅定量差标准为 +

5 % ,国外对纸机流浆箱的横幅定量差标准为 + 1. 5 %。

影响纸页横幅定量的因素主要有布浆器的设计尺寸和

流浆箱的唇板的开口尺寸。中低速纸机纸页横幅定量

控制是通过手动调节流浆箱唇板开口的大小来实现 ,
根据操作工人的经验进行调节 ,人为因素影响较大 ,纸
页的横幅定量不太稳定。高速纸机大都采用稀释水流

浆箱 ,其唇板是不可调整的 ,它的横幅定量调整是通过
改变各支管的稀释水的流量大小来实现。本文阐述中

低速纸机横幅定量控制系统的设计。

在纸机的流浆箱上增加模糊控制的自动调节系

统 ,可以动态地在线调节唇口开度大小 ,提高了控制精
度和控制适时性 ,利于稳定纸页的横幅定量 ,提高产品
的成品率和生产效率。

收稿日期

:2003 - 01 - 06

2 　系统的组成和工作原理

2. 1 　系统的组成

横幅定量模糊控制系统由检测部分、

定量控制器、

驱动装置、

执行机构组成 ,其组成框图见图 1 。

图

　系统组成框图

2. 1. 1 　模糊控制器　使用普通的单片机 ,提高其性价
比。因为模糊控制的优点是不依赖被控制对象的精确
模型 ,鲁棒性强等特点 ,能满足横幅定量控制系统的快
速准确调整的要求。因此采用模糊控制器来控制纸机
横幅定量。

2. 1. 2 　驱动装置　该部分有精密步进电机 ,步进电机
驱动器和无间隙机械传动机构组成。在流浆箱唇板上
每间隔 100～120mm 设置一拉伸杆 ,该拉杆采用精密
步进电机和无间隙机构拉动进行上下调节 ,替代现在
部分进口纸机采用的电热膨胀原理的横幅定量调节机
构。提高控制精度和可靠性。

2. 1. 3 　检测装置　利用装在网部导辊的与步进电机
同数量的压力传感器将压力信号传送到单片机 ,经过
换算为相对应的定量信号值。

2. 2 　工作原理

压力传感器装设在网部的导辊上数量与步进电机

相同。纸机上水运行时测为 Pn0 , 纸机上浆时测出

Pn1 , 计算每一点的压差δPn = Pn1 - Pn0 ,以中间点的

压力差为基准计算其余各点与参考点的相对偏差δPn

n = 1 ,2 , …,n 。该值作为控制器的输入由单片机的 A/

D 转换进入到单片机计算 ,得出相对压力差 ,及相对压

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造纸机横幅定量模糊控制器的设计