现代造纸机械智能化控制系统的技术发展与应用

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随着智能制造时代的降临，纸品产业正遭遇着自动化改革的考验与可能性。当代纸品制造的自动化管理体系作为增强生产力、确保货品水准的核心技术，获得了普遍重视。本文通过审视自动化管理系统在纸制造设备领域的运用情况，深入研究其核心技术，并提出系统构建的具体方案，为纸业的智能化提供咨询与示范。

1.1  智能化控制系统

自动化监管体系亦称为智能化控制系统，它运用尖端的电脑科技、程序设计手段及人造智慧演算法，对多样机械装置与作业流程实施高度效率且精准的管理。这一体系以自主学习功能、自动适应变更、远端操控以及问题检测等特质而著称。

在当代纸品制造行业中综合的自动化管理系统的运用已经成为必不可少的组成部分，这一系统极大地促进了生产效能与产品品质的双重提升。这些顶级的调控系统融合了最新的自动化技术突破，以确保纸张生产机械的操控更为精确且提升了效率^[1]。这些尖端的自动化系统不仅可以即时追踪制造过程而且能自主修改设定以保持纸张质量的稳定统一，从而显著减少了劳动费用和材料损耗。这些机制还配备了前瞻性故障分析和维护警示功能，旨在进一步增强生产过程的稳定性和鲁棒性。在一个充满未知的环境下自动化监控系统可以这般描述：它主要依靠电脑技术、互联网通信等当代技术工具，完成对多种机械装置以及生产流程的远程自动化监督与控制，其目标是提升作业的效能与准确性的高级装备。

1.2  现代造纸机械的工艺流程

现代造纸机械的工艺流程是一系列复杂的物理和化学过程，主要包括原料处理、制浆、抄纸、干燥、压光和卷取等环节，具体的过程粗略图如图1：

图1 造纸工艺流程图

整个工艺流程对设备性能和操作精度要求极高，智能化控制系统在这一过程中发挥着至关重要的作用。

1.3  智能化控制系统在造纸机械中的应用情况

智能化监控系统在纸张生产设备上的运用已经获得了突出的效果^[2]。在初始加工环节，先进的自动化监控装置能依据物料的含水率及杂质比例智能优化加工设定，从而增强物料加工的功效与品质。在浆料制备阶段，依靠先进的感应设备持续追踪纤维混合物的密度、热度、酸碱度等关键指标，以此达到对浆料制备流程的精确操控；在造纸环节，借助智能化控制系统对纸张的张力、湿气含量、厚薄等要素进行即时优化，从而增进纸品的整体品质与生产效益。在脱水与抛光过程中，智能监控系统可以持续追踪纸张的湿度和外观特性，自动优化烘干温度和抛光作用力，以确保最优的烘干成效和纸张品质。智能控制系统同样能执行生产信息的即时收集与评估，为生产监督与抉择提供了理论支撑。

2.1  感应器技艺与信息搜集

这个领域感应器的工艺和对数据进行收集的方法正面临着巨大的不确定性。感测器应用于造纸机械上扮演着至关重要的角色，它们是智慧控制系统的根本。高度精确的感测器在制造过程中持续追踪温度、湿度、压强、流速等重要指标，向控制系统供给精准的数据信息。信息采集方法的提升极大地提升了信息的即时性和稳定性，为接下来的信息分析和智慧型决策打下了坚实基础。

2.2  智慧演算法与辅助决策

这一章节将探讨智能算法的核心原理及其在辅助决策领域的应用。智能算法是一种能模拟人类智慧行为的计算程序，它们通过分析大量数据来识别模式、解决问题，并提供决策支持。这类算法通常利用机器学习、深度学习或其他人工智能技术来增强其决策质量。在决策支持系统中，智能算法可以帮助管理者和决策者处理复杂的数据集，从而做出更加明智和有效的选择。

2.3  人机交互技术

机器人互动功能在智慧调节机制中扮演关键的联结角色，对使用者的工作效率和系统的有效性产生直接的影响。当代的人机互动技术让使用者得以更加直接、便捷地与管理系统进行沟通。机器人接口技术能依据使用者的动作与倾向做出灵活变更，营造定制化的使用氛围，增强任务执行的精确度与生产力。根据操作员的行为和偏好进行适应性调整，提供个性化的操作环境，提高工作的准确性和效率。

2.4  系统集成与优化

系统集成和优化是智能控制系统高效运行的关键情况之一^[3]。优秀的集成系统可以将传感器、执行器、控制器、人机交互界面等各种组件有机地结合在一起，形成一致的整体，系统优化包括算法优化、资源配置、能源管理等多个方面，目的是在保持系统性能的同时降低能耗，提高系统的稳定性和可靠性。通过不断的系统集成和优化，智能控制系统可以更好地适应复杂的生产环境，满足日益增长的生产需求^[4]。

3.1  在不明朗性时进行系统框架规划

智能操控架构的构建是确保系统优异性能和坚固性的根本，它主要涵盖了硬件与软件两个方面。在硬件组成方面涵盖了感测器、调节器、操纵装置、信息采集工具等。软件组成涉及到数据操纵与评估程序、管理逻辑程序以及用户界面应用。在硬件领域确保传感设备、管理单元以及作动器的精确度和稳定性至关重要。程序组件必须确保信息处理及操控逻辑的高效性与精确度，并供应一个直接且简便操作的用户交互界面。

3.2  核心技术元素的构想

核心技术元素的构想是整个系统功能实现的基石。为了应对未来可能出现的变化和挑战，必须确保这些技术组件具备足够的适应性和鲁棒性。关键技术构建的规划与挑选将深刻决定智能管理系统的效率与坚固性。在挑选感应器时应优先考虑那些具有高精准度和良好稳定性的型号。在挑选控制单元时，必须偏向于那些具备高效处理性能和迅速反应能力的控制器。在决策推进机构时，应优先考虑那些具备高度精确性和良好稳定特性的推进机构。

3.3  系统稳定性与可靠性分析

在智能化控制系统设计中，系统模块稳定性与可靠性是关键因素。通过精心策划的系统结构规划与改进，能增强系统的坚固性和信赖度，降低因系统失效引起的生产暂停和损害。

3.4 试验结果实现

在试验中，笔者详细测试了智能化控制系统在纸机上的应用。试验数据如表1所示：

表1 智能化控制系统在纸机上的应用试验数据

通过表1结果分析，可以观察到传感器精度在三组试验中均保持在98%以上，表明所选传感器具有较高的测量精度。控制器响应时间为试验1到50毫秒。从试验2减少到45毫秒，从试验3进一步降低到40毫秒。这表明，随着控制器性能的优化，系统的响应速度大大提高，控制调整速度加快，生产灵活性提高。执行器精度在三组试验中分别为97%、96%和98%，虽然有微小波动，但总体上保持较高的精度水平，使执行器能按照控制器的指示准确工作。系统稳定性的数据表明，随着试验的进行，系统的连续正常运行时间从4320小时增加到4680小时，表明系统的可靠性和稳定性得到了提高。生产率的提高在三组试验中分别为15%、18%和20%，呈现出明显的增长趋势。

试验结果表明，通过优化智能控制系统的关键技术组件和总体体系结构设计，可以大大提高系统稳定性、响应速度和工作效率，同时降低故障率。这种改变对促进造纸产业的技术进步、提高企业竞争力具有重要意义。

参考文献

1 马蔚云,王业,林栎.基于大数据的造纸机械设备远程状态监测系统研究[J].造纸科学与技术, 2024(3):95-98.

2  刘亮,孟磊.PLC技术的造纸机械设备自动控制系统设计与研究[J].造纸科学与技术, 2024,43(02):94-97.

3 张天舒.基于模糊神经网络的造纸机械电力传动控制系统设计[J].造纸科学与技术, 2024,43(01):105-110.