Siemens-SPS für Zellstoff- und Papierfabriken: Optimierung von Geschwindigkeit, Spannung und Trocknerautomatisierung

Zellstoff- und Papierfabriken stehen unter ständigem Druck, die Produktion zu steigern, Abfall zu reduzieren und den Energieverbrauch zu senken. Jeder Teil des Prozesses-von der Zellstoffproduktion bis zum endgültigen Rollen des Papiers-bedarf einer präzisen Steuerung, um Qualitätsstandards zu erfüllen und wettbewerbsfähig zu bleiben. Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken ist eine Top-Lösung für diese Herausforderungen. Es liefert eine zuverlässige, hochpräzise Steuerung für Geschwindigkeit, Bahnspannung und Trockenpartien-drei kritische Bereiche, die sich direkt auf die Effizienz und Produktqualität der Mühle auswirken. In diesem Blog erklären wir, wie Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken für jede Schlüsselfunktion funktioniert. Wir teilen verifizierte Leistungsdaten, reale Branchenfallstudien und detaillierte Testprozesse, um den tatsächlichen Wert zu zeigen. Ganz gleich, ob Sie eine kleine Tissuefabrik oder eine große Verpackungspapierfabrik betreiben, dieser Leitfaden hilft Ihnen zu verstehen, warum Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken eine kluge Investition für Ihren Betrieb ist.

Siemens-SPS zur Geschwindigkeitsregelung in Zellstoff- und Papierproduktionslinien

Die Geschwindigkeitskontrolle ist das Rückgrat der Zellstoff- und Papierproduktion. Eine inkonsistente Geschwindigkeit führt zu ungleichmäßiger Papierdicke, häufigem Bruch und Produktionsausfällen. Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken bietet Echtzeit-Geschwindigkeitsregelung für alle Teile der Produktionslinie, vom Zellstoffkocher bis hin zu Papiermaschinen und Aufwicklern. Es arbeitet mit Sinamics-Antrieben und Encodern von Siemens zusammen, um eine gleichmäßige, stabile Geschwindigkeit in jedem Betriebsmodus zu gewährleisten-vom Anfahren und Beschleunigen bis hin zu gleichmäßiger Produktion und Notstopps.

Kerntechnologie der SPS-Geschwindigkeitsregelsysteme von Siemens

Die Siemens-SPS für Zellstoff- und Papierfabriken verwendet als zentrale Steuereinheit SIMATIC S7-1500- oder S7-300-CPUs (wie CPU 317-2DP). Diese SPS verfügen über hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten (10 ns Bitleistung für S7-1500) und integrierte Kommunikationsprotokolle (Profinet, Modbus) für eine nahtlose Verbindung mit Antrieben, Sensoren und SCADA-Systemen.

Das System basiert auf zwei Schlüsseltechnologien zur präzisen Geschwindigkeitsregelung:

• Sensorlose Vektorsteuerung (VC):Diese in Siemens Sinamics-Antriebe integrierte Technologie passt Motordrehmoment und -geschwindigkeit in Echtzeit ohne zusätzliche Sensoren an und reduziert so die Einrichtungskosten und den Wartungsaufwand.
• Geschlossene-Geschwindigkeitsregelung:Die SPS erhält kontinuierlich Geschwindigkeitsfeedback von hochpräzisen Encodern (Genauigkeit bis zu 0,001 % der Nenngeschwindigkeit) und nimmt sofortige Anpassungen vor, um die Geschwindigkeit innerhalb der festgelegten Grenzen zu halten.

Echte-Leistungsdaten und Testergebnisse

Wir haben Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken auf einer 4,8 - Meter breiten Verpackungspapiermaschine in einer deutschen Fabrik getestet. Der Test konzentrierte sich auf Geschwindigkeitsstabilität und dynamische Reaktion – zwei wichtige Kennzahlen für die Papierproduktion. Hier sind die verifizierten Ergebnisse:

Testablauf:Wir ließen die Maschine 72 Stunden lang mit 1.200 m/min (Höchstgeschwindigkeit für die Linie) laufen. Die SPS zeichnete alle 100 ms Geschwindigkeitsdaten auf. Wir verglichen die Ergebnisse mit dem alten SPS-System des Werks, das eine Geschwindigkeitsstabilität von ±0,02 % und eine Sprungantwortzeit von 55 ms aufwies. Der Test bewies, dass die SPS von Siemens für Zellstoff- und Papierfabriken auch bei hoher Dauerlast eine konstante Geschwindigkeitsregelung liefert.

Branchenfallstudie: Geschwindigkeitsregelungs-Upgrade für eine Seidenpapierfabrik

Mühlenhintergrund:Eine mittelgroße Tissuepapierfabrik in Thailand (Kapazität 200.000 Tonnen/Jahr) hatte mit Geschwindigkeitsinkonsistenzen zu kämpfen, die 8 % Papierabfall verursachten und die Produktion monatlich um 12 % reduzierten. Das Werk nutzte ein veraltetes SPS-System, das mit der schwankenden Zellstoffqualität und Nachfrageänderungen nicht Schritt halten konnte.

Lösung:Das Werk installierte eine Siemens-SPS für Zellstoff- und Papierfabriken (SIMATIC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP) gepaart mit 12 Sinamics S120-Antrieben für die Papiermaschine und die Aufwickler. Die SPS wurde so programmiert, dass sie die Geschwindigkeit in Echtzeit basierend auf den Daten der Zellstoffkonsistenz und der Bahndicke von Online-Sensoren anpasst.

Ergebnisse:

• Produktionssteigerung:15 % höhere Monatsproduktion (von 16.000 auf 18.400 Tonnen)
• Abfallreduzierung:75 % weniger Papierabfall (von 8 % auf 2 %)
• Energieeinsparungen:10 % geringerer Energieverbrauch für Antriebssysteme (durch optimierte Geschwindigkeitsregelung)
• OEE-Verbesserung:22 % höhere Gesamtanlageneffektivität (von 68 % auf 83 %)

Der Produktionsleiter des Werks bemerkte: „Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken beseitigte geschwindigkeitsbedingte Störungen und ermöglichte uns, die Linie rund um die Uhr mit konstanter Geschwindigkeit zu betreiben. Wir haben unsere Investition in 14 Monaten amortisiert.“

Bahnspannungsregelung mit Siemens-SPS: Papierqualität sicherstellen und Abfall reduzieren

Die Steuerung der Bahnspannung ist für Papierfabriken das Entscheidende. Zu viel Spannung reißt die Papierbahn; Zu wenig davon führt zu Falten, Fehlausrichtung und ungleichmäßiger Qualität. Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken liefert eine präzise Bahnspannungsregelung für alle Papiermaschinenabschnitte (Formung, Presse, Trockner, Aufwickelmaschine), um die Produktkonstanz zu gewährleisten und den Abfall gering zu halten.

Wie Siemens PLC die Bahnspannung präzise verwaltet

Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken verwendet einen PID-Regelkreis (Proportional-Integral-Derivativ), der auf die Bahnspannung zugeschnitten ist. Das System funktioniert in drei Schritten:

• Spannungserkennung:Kraftmessdosen oder Tänzerwalzen messen die Bahnspannung in Echtzeit (Genauigkeit bis zu ±0,5 N).
• SPS-Berechnung:Die SPS berechnet die Differenz zwischen der tatsächlichen Spannung und dem Sollwert und passt dann das Drehmoment/die Drehzahl des Motors über den Antrieb an.
• Automatische Durchmesserkompensation:Wenn die Papierrolle wächst (oder schrumpft), passt die SPS das Drehmoment automatisch an, um eine konstante Spannung aufrechtzuerhalten, die für Auf- und Abwickler von entscheidender Bedeutung ist.

Ein Hauptmerkmal der Siemens-SPS für Zellstoff- und Papierfabriken ist ihre Fähigkeit, variable Bahnbreiten (von 1,5 m bis 6 m) und verschiedene Papiersorten (Tissue, Zeitungspapier, Verpackung) ohne manuelle Neukonfiguration zu verarbeiten. Die SPS speichert vor-voreingestellte Spannungsprofile für jedes Produkt und schaltet automatisch um, wenn das Werk eine neue Sorte verarbeitet.

Verifizierte Leistungsmetriken für die Spannungskontrolle

Wir haben Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken auf einer Zeitungspapiermaschine in einer kanadischen Fabrik getestet. Bei dem Test wurden die Spannungsstabilität und die Bahnqualität über 10 Produktionsläufe (5 Tissue- und 5 Zeitungspapiersorten) gemessen. Wichtigste Ergebnisse:

Testablauf:Wir ließen die Maschine 48 Stunden lang mit 800 m/min laufen. Wir haben alle 50 ms Spannungsdaten erfasst und 100 Meter lange Papierproben auf Mängel untersucht. Das alte System hatte eine Spannungsstabilität von ±1,5‰ und eine Fehlerrate von 3,2 %. Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken reduzierte Fehler auf nahezu Null und erfüllte damit die Premium-Qualitätsstandards der Fabrik.

Fallstudie: Optimierung der Bahnspannung für eine Zeitungspapierfabrik

Mühlenhintergrund:Eine nordamerikanische Zeitungsdruckpapierfabrik (500.000 Tonnen/Jahr) war mit einer hohen Papierspannung-bedingten Makulatur (5 %) und Kundenbeschwerden über ungleichmäßiges Papier konfrontiert. Dem alten SPS-System fehlte eine Echtzeitkompensation für Änderungen des Rollendurchmessers, was zu Spannungsspitzen während der Produktion führte.

Lösung:Die Fabrik integrierte eine Siemens-SPS für Zellstoff- und Papierfabriken (SIMATIC S7-300 CPU 317-2DP) mit Wägezellen und Tänzerwalzen in der gesamten Papiermaschine. Die SPS wurde mit benutzerdefinierten Spannungsprofilen für 12 Zeitungspapiersorten programmiert und zur Fernüberwachung mit dem SCADA-System des Werks verbunden.

Ergebnisse:

• Abfallschnitt:90 % Reduzierung des web-bedingten Abfalls (von 5 % auf 0,5 %)
• Kundenzufriedenheit:0 Kundenbeschwerden über die Papierqualität (von 12/Monat)
• Produktionsverfügbarkeit:18 % höhere Betriebszeit (keine ungeplanten Stopps wegen Bahnrissen)
• Arbeitsersparnis:2 Bediener weniger pro Schicht (automatische Spannungseinstellung reduziert manuelle Arbeit)

Der Wartungsleiter des Werks sagte: „Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken hat das Rätselraten bei der Spannungsregelung überflüssig gemacht. Wir müssen die Einstellungen nicht mehr für jede Sorte manuell anpassen, und unsere Abfallrechnung ist um 450.000 US-Dollar pro Jahr gesunken.“

Automatisierung der Trockenpartie mit Siemens-SPS: Energieverbrauch senken und Effizienz steigern

Die Trockenpartie ist der energieintensivste Teil einer Papierfabrik-. Bis zu 60 % des Gesamtenergieverbrauchs einer Fabrik entfallen hier. Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken automatisiert die Steuerung der Trockenpartie, um den Dampfverbrauch zu senken, die Energiekosten zu senken und die Konsistenz der Papiertrockenheit zu verbessern. Es arbeitet mit der SIPAPER APC DrySec-Software von Siemens zusammen, um Dampfstrom, Temperatur und Luftstrom auf der Grundlage von Echtzeit-Prozessdaten zu optimieren.

Siemens PLC-gesteuerter Workflow zur Automatisierung der Trockenpartie

Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken steuert die Trockenpartie in vier Schlüsselschritten:

• Datenerfassung:Die SPS erfasst Daten von Dampfdrucksensoren, Temperatursonden, Feuchtigkeitssensoren und Bahnfeuchtigkeitsmessern (jede Sekunde).
• Optimierungsrechnung:Die SPS verwendet die SIPAPER APC DrySec-Software, um ideale Dampfsollwerte für jeden Trocknerzylinder zu berechnen und dabei die Bahngeschwindigkeit, die Papiersorte und die Umgebungsbedingungen anzupassen.
• Aktuatoreinstellung:Die SPS öffnet/schließt Dampfventile und passt die Abluftventilatoren an die berechneten Sollwerte an.
• Echtzeitüberwachung-:Die SPS sendet Daten an das SCADA-System, sodass Bediener den Energieverbrauch und die Papierqualität in Echtzeit verfolgen können.

Ein einzigartiger Vorteil der Siemens-SPS für Zellstoff- und Papierfabriken ist die vorausschauende Wartungsfunktion. Es überwacht die Temperatur und den Dampffluss des Trocknerzylinders, um Probleme wie verstopfte Düsen oder undichte Ventile zu erkennen, bevor sie zu Ausfallzeiten oder Energieverschwendung führen.

Wichtige Leistungsverbesserungen mit Daten

Wir haben Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken in einer Trockenpartie aus Wellpappe in einem deutschen Werk (Hamburger Containerboard) getestet. Das Werk produziert jährlich 315.000 Tonnen Karton und die Trockenpartie verbrauchte zuvor 12 Tonnen Dampf pro Stunde. Testergebnisse:

Testablauf:Wir ließen die Trockenpartie 30 Tage lang mit voller Kapazität (1.200 m/min Bahngeschwindigkeit) laufen. Wir haben stündlich Daten zu Dampfverbrauch, Energieverbrauch und Papierfeuchtigkeit aufgezeichnet. Das alte System verwendete feste Dampfsollwerte, die sich nicht an variable Bahnbedingungen anpassten, was zu Dampfverschwendung und ungleichmäßiger Feuchtigkeit führte. Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken passte den Dampfstrom dynamisch an, reduzierte den Abfall und verbesserte die Qualität.

Fallstudie: Modernisierung der Trockenpartie für eine Verpackungspapierfabrik

Mühlenhintergrund:Eine Verpackungspapierfabrik in der Türkei (300.000 Tonnen/Jahr) war mit steigenden Energiekosten (Dampfpreise stiegen in 12 Monaten um 22 %) und ungleichmäßiger Papierfeuchtigkeit (was zu 4 % Kundenretouren führte) konfrontiert. Die alte Trockenpartie nutzte manuelle Ventileinstellungen, die langsam und ungenau waren.

Lösung:Das Werk installierte eine Siemens-SPS für Zellstoff- und Papierfabriken (SIMATIC S7-1500) mit SIPAPER APC DrySec-Software. Die SPS automatisierte die Dampfventilsteuerung und war in das Energiemanagementsystem der Fabrik integriert, um die Kosten in Echtzeit zu verfolgen.

Ergebnisse:

• Energieeinsparungen:21 % geringerer Dampfverbrauch (Einsparung von 380.000 $/Jahr)
• Kundenretouren:Reduzierung um 92 % (von 4 % auf 0,32 %)
• Amortisationszeit:11 Monate
• Reduzierung der CO2-Emissionen:1.200 Tonnen CO2/Jahr (im Einklang mit den Nachhaltigkeitszielen des Werks)

Der Energiemanager des Werks kommentierte: „Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken hat nicht nur unsere Energiekosten gesenkt{0}}, sondern auch unsere Trockenpartie intelligenter gemacht. Wir verwenden jetzt genau den Dampf, den wir brauchen, nicht mehr und nicht weniger, und unsere Papierqualität ist in allen Sorten gleich.“

Abschluss

Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken ist mehr als ein Steuerungssystem-es ist eine Komplettlösung zur Optimierung von Geschwindigkeit, Bahnspannung und Trockenpartieleistung. Mit verifizierten Leistungsdaten, echten Branchenfallstudien und präziser Automatisierung hilft es Mühlen:

• Steigern Sie die Produktion um bis zu 15 %
• Abfall um bis zu 90 % reduzieren
• Reduzieren Sie den Energieverbrauch um bis zu 21 %
• Verbessern Sie die Produktqualität um mehr als 70 %

Ganz gleich, ob Sie ein altes Werk modernisieren oder ein neues bauen: Die SPS von Siemens für Zellstoff- und Papierfabriken bietet die Zuverlässigkeit, Präzision und Effizienz, die Sie benötigen, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Sein modularer Aufbau lässt sich mit vorhandener Siemens-Ausrüstung (Antriebe, Sensoren, SCADA) und Waagen kombinieren und eignet sich für jede Fabrikgröße-von kleinen Tissue-Anlagen bis hin zu großen Verpackungspapieranlagen. Sind Sie bereit, Ihre Zellstoff- und Papierfabrik umzugestalten? Kontaktieren Sie Siemens noch heute, um zu erfahren, wie Siemens PLC für Zellstoff- und Papierfabriken an Ihren Betrieb angepasst werden kann.