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三重集成 保證質(zhì)量——西門子全集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在亞洲漿紙公司造紙生產(chǎn)線上的應(yīng)用

金光集團(tuán)亞洲漿紙股份有限公司（Asia Pulp & Paper Co., Ltd., 下文簡(jiǎn)稱APP）為世界紙業(yè)三強(qiáng)之一，亦為亞洲地區(qū)（除日本以外）規(guī)模最大的漿紙業(yè)集團(tuán)公司。APP現(xiàn)擁有20多家制漿、造紙公司總資產(chǎn)達(dá)100多億美元。過(guò)去20年，西門子用高品質(zhì)的產(chǎn)品和過(guò)硬的專業(yè)實(shí)力，陪伴公司不斷發(fā)展壯大。2013年，APP造紙生產(chǎn)4號(hào)線的整機(jī)項(xiàng)目使用了西門子新的全集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決方案（Integrated Drive System，簡(jiǎn)稱IDS），從三個(gè)層面上高度集成，整體性能大幅提升，再次贏得了客戶的美譽(yù)。

造紙生產(chǎn)線是將符合造紙要求的漿紙水懸浮體經(jīng)濾網(wǎng)脫水成形、機(jī)械擠壓脫水和干燥等過(guò)程而抄制成紙的機(jī)器，其包括完成以上工藝過(guò)程的成形、壓榨、烘干三個(gè)主要部分，并配有必要的整飾、卷取及傳動(dòng)裝置，以及供漿、漿料及白水循環(huán)、真空、通風(fēng)排氣、損紙?zhí)幚砗蜐?rùn)滑、自控等輔助系統(tǒng)。造紙屬于連續(xù)生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)線每次開(kāi)機(jī)后的1-2小時(shí)里，由于整個(gè)產(chǎn)線需要進(jìn)行逐步的調(diào)整，所以這兩個(gè)小時(shí)里生產(chǎn)的紙張質(zhì)量通常不太穩(wěn)定，所以為了提高生產(chǎn)效率、節(jié)約資源，要求設(shè)備能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，保障連續(xù)化生產(chǎn)，避免停機(jī)造成再次調(diào)整和原材料的浪費(fèi)。

漿紙生產(chǎn)線對(duì)控制與傳動(dòng)系統(tǒng)的要求較高，首先設(shè)備工作速度的調(diào)節(jié)范圍大；其次設(shè)備傳動(dòng)系統(tǒng)要求運(yùn)行速度穩(wěn)定，車速提升和下降都必須平穩(wěn)，以保證漿紙生產(chǎn)線可以生產(chǎn)品質(zhì)良好的紙頁(yè)；除此之外，為防止某點(diǎn)的速度發(fā)生變化而引起紙張某點(diǎn)負(fù)荷變化，繼而影響紙張質(zhì)量，就要求這個(gè)系統(tǒng)中各部件能實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，當(dāng)負(fù)載不平衡時(shí)可自動(dòng)調(diào)節(jié)。而此次開(kāi)發(fā)的漿紙生產(chǎn)4號(hào)線，在8米寬幅生產(chǎn)線中又是效率最高的，這也進(jìn)一步加大了設(shè)備開(kāi)發(fā)的難度。

APP造紙生產(chǎn)線穩(wěn)定的設(shè)備性能當(dāng)然要來(lái)源于性能穩(wěn)定的產(chǎn)品組合，西門子為用戶提供了全集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)解決方案，全集成的概念體現(xiàn)在三個(gè)層面上：由聯(lián)軸器和減速器到電機(jī)和變頻器沿能源流的水平面、工業(yè)生產(chǎn)流程控制架構(gòu)中自動(dòng)化金字塔內(nèi)部的垂直面以及產(chǎn)品生命周期 內(nèi)的數(shù)字化。水平集成提高了機(jī)器生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量和機(jī)器效率；垂直集成提高了設(shè)備性能、生產(chǎn)流程的靈活性，并為安全性、可維護(hù)性提供了額外優(yōu)勢(shì)；產(chǎn)品生命周期 內(nèi)的數(shù)字化使所有組件都可在組態(tài)、布局和調(diào)試的工業(yè)軟件中通過(guò)數(shù)字方法找到，借助生命周期整合可實(shí)現(xiàn)更短的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間、更快的調(diào)試，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)組件的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)更高可靠性。

具體來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品解決方案中包含Simatic  PCS 7、Sinamics S120G120G150變頻器、Flender 齒輪箱和Simotics 電機(jī)。Simatic  PCS 7系統(tǒng)基于過(guò)程自動(dòng)化而設(shè)計(jì)，從傳感器、執(zhí)行器到控制器，再到上位機(jī)，自下而上形成完整的TIA（全集成自動(dòng)化）架構(gòu)。西門子Sinamics系列變頻器集V/F、矢量和伺服控制于一身，可實(shí)現(xiàn)單軸驅(qū)動(dòng)和多軸控制，數(shù)據(jù)快速交換，設(shè)計(jì)模塊化，升級(jí)靈活。而Flender 齒輪箱通過(guò)齒面修形提高承載力和降噪性能 ；采用多種密封形式，具備完善的防漏油性能；同樣采取模塊化設(shè)計(jì) ； Simotics 系列電機(jī)更是涵蓋整個(gè)同步和異步技術(shù)系列，都可實(shí)現(xiàn)最高的效率等級(jí)。這些產(chǎn)品集成到一起，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)任務(wù)方面所具備的優(yōu)勢(shì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了其單純的產(chǎn)品功能。

西門子的集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以對(duì)傳動(dòng)統(tǒng)（從變頻器到聯(lián)軸器）進(jìn)行全面優(yōu)化，并已經(jīng)考慮 到了自動(dòng)化中的所有接口，這樣即可確保設(shè)備的生產(chǎn)率和可用性。在工程組態(tài)階段即已可以對(duì)生產(chǎn)中所需的不同配置進(jìn)行模擬和優(yōu)化。在物理層面，傳動(dòng)系的各個(gè)組件在功能性、機(jī)械性和能源效率方面實(shí)現(xiàn)了*的相互協(xié)調(diào)，可圓滿完成相應(yīng)任務(wù)。由減速器、聯(lián)軸器、電機(jī)、變頻器及其組合所構(gòu)成的西門子全面產(chǎn)品組合是實(shí)現(xiàn)這一目 標(biāo)的基礎(chǔ)，并從一開(kāi)始就避免了傳動(dòng)系單個(gè)組件的簡(jiǎn)單組合過(guò)程中所產(chǎn)生的接口問(wèn)題。IDS的解決方案不僅讓產(chǎn)品之間的配合更加高效，使系統(tǒng)的可用率達(dá)到99%以上、每年的平均故障時(shí)間小于13小時(shí)，而且工程時(shí)間與非全集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比縮短了5%-8%，同時(shí)系統(tǒng)維護(hù)責(zé)任明確，及時(shí)到位，確保了生產(chǎn)連續(xù)性。

除此之外，漿紙生產(chǎn)線還面臨著另一重大挑戰(zhàn)：每條漿紙生產(chǎn)線能生產(chǎn)多種類型紙張（6-8種），要求各種配方、工藝參數(shù)等配制靈活，切換方便快速。但這也難不倒西門子的工程師們——應(yīng)用基于Simatic  PCS 7的SiPaper解決方案，就讓問(wèn)題迎刃而解。SiPaper是制漿與造紙技術(shù)的全集成解決方案，可提供模塊化的工藝控制或優(yōu)化。SiPaper 制漿與造紙技術(shù)解決方案，針對(duì)不同種類的產(chǎn)品可以自動(dòng)調(diào)整造紙各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)置，簡(jiǎn)單而高效地切換多種造紙工藝，最大可能地滿足客戶的要求。此套漿紙生產(chǎn)線采用Simatic  PCS 7作為主控系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)又與TIA系統(tǒng)集成，令工廠生產(chǎn)的系統(tǒng)組態(tài)時(shí)間大幅縮短了30%，設(shè)備維護(hù)成本降低了15%。

由于生產(chǎn)線采用了全套的西門子電氣產(chǎn)品，在項(xiàng)目管理和執(zhí)行過(guò)程中，西門子共派了12名工程師幫助客戶盡快完成項(xiàng)目，憑借各系統(tǒng)之間的有效配合，減少系統(tǒng)組態(tài)時(shí)間和重復(fù)工作時(shí)間，最終工程時(shí)間與非全集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比縮短了5%-8%。除此之外，西門子全球的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)可為客戶提供及時(shí)優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，同時(shí)責(zé)任明確，確保客戶利益最大化。

回首，APP與西門子的合作已經(jīng)接近20年，西門子曾承接APP寧波工廠的2號(hào)紙機(jī)和3號(hào)紙機(jī)的舊設(shè)備改造工作。分別僅用7天和6天完成，而且改造后年平均故障時(shí)間分別只有14小時(shí)和12.5小時(shí)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于行業(yè)平均水平。除此之外，現(xiàn)在的6號(hào)機(jī)，即原來(lái)的1號(hào)機(jī)，也都是用的西門子解決方案。APP之所以一直鐘情于西門子，是因?yàn)檫^(guò)去20年里，西門子在造紙行業(yè)已經(jīng)成功完成370多個(gè)項(xiàng)目，與APP的合作也接近20年，所謂“路遙知馬力”，產(chǎn)品的可靠性已經(jīng)過(guò)市場(chǎng)的充分檢驗(yàn)。而伴隨著三重集成的全集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，客戶產(chǎn)品的品質(zhì)會(huì)有更好的保證！