Система контроля качества бумажного полотна QCS на основе сканирующего устройства

Описание

Система контроля качества бумажного полотна QCS на основе сканирующего устройства предназначена для оперативного контроля и управления параметрами бумажного полотна в процессе его производства в продольном и поперечном направлениях (масса 1м², влажность, зольность, толщина, прозрачность).

Сканирующее устройство

В системе используется сканирующее устройство (сканер) пятого поколения из цельносварной рамы повышенной жесткости для бумажного полотна шириной до 4000 мм. Все материалы и покрытия тщательно подобраны, что позволяет работать системе в условиях высокой влажности и температуры.

Сканер оснащается активной системой подачи воздуха для создания избыточного давления внутри рамы, что позволит минимизировать попадание пыли и одновременно улучшить систему охлаждения. На раму устанавливается каретка с измерительными датчиками. Синхронность и точность перемещения верхней и нижней части каретки обеспечивает высокая точность изготовления каждого узла сканера.

Привод каретки осуществляется моторредуктором, скорость которого регулируется частотным преобразователем, а управление перемещением по всей длине бумажного полотна – контроллером Siemens, согласно заданного алгоритма.

Область сканера условно разделена на 2 части

• служебная зона (гараж) – зона обслуживания;
• рабочая область – зона перемещения каретки по формату полотна.

Питание сканера осуществляется от сети переменного тока посредством системы питания АС/DC и DC/DC. При перебоях с электропитанием система подпитывается от промышленного источника бесперебойного питания установленного на станции оператора. Полученные сигналы от датчиков передаются на шкаф управления, где обрабатываются контроллером и передаются на станцию оператора для визуализации.

Центральным звеном системы контроля качества является промышленный программируемый логический контролер (PLC) Siemens Simatic S7 серии 300. Сборка шкафа (степень защиты IP55) осуществляется с применением коммутационной аппаратуры ведущих мировых производителей (Wago, Schneider Electric, ABB), что позволяет осуществить качественную кабельную разводку, легко доступную для дальнейшего обслуживания и с возможностью будущего расширения системы.

Функции контроллера

• Сбор всех контролируемых сигналов с первичных устройств и датчиков;
• Обработка сигналов, математические вычисления и выдача сигналов согласно заданному алгоритму;
• Обеспечение передачи измеренных сигналов с датчиков на устройство человеко-машинного интерфейса (станцию оператора);
• Управление приводной частью сканирующего устройства;
• Управление контурами БДМ;

Состав шкафа управления

• контроллер Siemens Simatic S7 серии 300;
• модули ввода-вывода;
• модуль скоростного счета ;
• сетевое оборудование Profibus и Profinet;
• фирменное программное обеспечение нижнего уровня;
• коммутационное оборудование;
• защитное оборудование;
• кабельное хозяйство;

Модульная конструкция промышленных контроллеров позволяет в дальнейшем производить наращивание системы, включать ее в АСУ ТП предприятия, измерять другие технологические параметры, регулировать измеренные параметры.

Станция оператора выполнена на основе промышленного ПК с тактильным экраном, имеет степень защиты IP66 и может быть установлена в удобном для персонала месте, в непосредственной близости возле сканирующего устройства. Система графической визуализации выполнена на базе SCADA Citect/WinCC и имеет логичный, интуитивно понятный интерфейс для оператора. Вводимые оператором команды тщательно отслеживаются и проверяются системой, что позволяет минимизировать ошибки вызванные «человеческим фактором».

Станция оснащена промышленным источником бесперебойного питания, что исключает потери данных при перебоях с электропитанием. Связь со шкафом управления осуществляется по протоколу Ethernet.

Состав

• Промышленный ПК с тактильным монитором;
• Промышленный бесперебойный блок питания;
• Сетевое оборудование;
• Коммутационная аппаратура.

Для измерения текущих параметров бумаги на каретку может быть установлено на выбор до 4 измерительных датчиков. Сигналы от датчиков поступают на контроллер, обрабатываются и передаются на систему визуализации. В датчиках применяются комплектующие лучших мировых производителей. Все компоненты выбраны для промышленных применений с высоким рабочим температурным диапазоном.

Базовая система комплектуется двумя датчиками

• датчик измерения массы 1м², радиоизотопный или инфракрасный;
• датчик измерения влажности 1м², инфракрасный;

Опционально

• датчик измерения непрозрачности, инфракрасный;
• датчик измерения зольности, радиоизотопный;
• датчик измерения толщины, контактный;

Радиоизотопный датчик измерения массы

Для измерения массы 1м² бумажного полотна используется радиоизотопный датчик. Принцип работы датчика основан на зависимости прохождения ионизирующего излучения через материал в зависимости от его массы и плотности.

В датчик может быть установлено 2 типа источника ионизирующего излучения

• Изотоп Pr 147, который позволяет проводить высокоточные измерения в диапазоне от 20 до 180 грамм;
• Изотоп Kr 85, который позволяет проводить измерения в широком диапазоне массы бумашг с весом более 180 грамм. Диапазон измерений от 80 до 1000 грамм.

При работе в условиях высоких температур, датчик оборудуется активной системой охлаждения, где непосредственно в корпус датчика подается кондиционированный холодный воздух. Данная система позволяет избежать высокого нагрева датчика, значительно стабилизировать, повысить точность измерений.

Инфракрасный датчик измерения влажности и массы

Для измерения влажности бумажного полотна в систему устанавливается инфракрасный датчик влажности. В основу измерения положен принцип соотношения абсорбции веществом волн ближней инфракрасной области светового излучения.