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三重集成 保證質量——西門子全集成驅動系統(tǒng)在亞洲漿紙公司造紙生產(chǎn)線上的應用

金光集團亞洲漿紙股份有限公司（Asia Pulp & Paper Co., Ltd., 下文簡稱APP）為世界紙業(yè)三強之一，亦為亞洲地區(qū)（除日本以外）規(guī)模最大的漿紙業(yè)集團公司。APP現(xiàn)擁有20多家制漿、造紙公司總資產(chǎn)達100多億美元。過去20年，西門子用高品質的產(chǎn)品和過硬的專業(yè)實力，陪伴公司不斷發(fā)展壯大。2013年，APP造紙生產(chǎn)4號線的整機項目使用了西門子新的全集成驅動系統(tǒng)解決方案（Integrated Drive System，簡稱IDS），從三個層面上高度集成，整體性能大幅提升，再次贏得了客戶的美譽。

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、機械擠壓脫水和干燥等過程而抄制成紙的機器，其包括完成以上工藝過程的成形、壓榨、烘干三個主要部分，并配有必要的整飾、卷取及傳動裝置，以及供漿、漿料及白水循環(huán)、真空、通風排氣、損紙?zhí)幚砗蜐櫥?、自控等輔助系統(tǒng)。造紙屬于連續(xù)生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)線每次開機后的1-2小時里，由于整個產(chǎn)線需要進行逐步的調整，所以這兩個小時里生產(chǎn)的紙張質量通常不太穩(wěn)定，所以為了提高生產(chǎn)效率、節(jié)約資源，要求設備能長期穩(wěn)定運行，保障連續(xù)化生產(chǎn)，避免停機造成再次調整和原材料的浪費。

漿紙生產(chǎn)線對控制與傳動系統(tǒng)的要求較高，首先設備工作速度的調節(jié)范圍大；其次設備傳動系統(tǒng)要求運行速度穩(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)品質良好的紙頁；除此之外，為防止某點的速度發(fā)生變化而引起紙張某點負荷變化，繼而影響紙張質量，就要求這個系統(tǒng)中各部件能實現(xiàn)聯(lián)動，當負載不平衡時可自動調節(jié)。而此次開發(fā)的漿紙生產(chǎn)4號線，在8米寬幅生產(chǎn)線中又是效率最高的，這也進一步加大了設備開發(fā)的難度。

APP造紙生產(chǎn)線穩(wěn)定的設備性能當然要來源于性能穩(wěn)定的產(chǎn)品組合，西門子為用戶提供了全集成驅動系統(tǒng)解決方案，全集成的概念體現(xiàn)在三個層面上：由聯(lián)軸器和減速器到電機和變頻器沿能源流的水平面、工業(yè)生產(chǎn)流程控制架構中自動化金字塔內(nèi)部的垂直面以及產(chǎn)品生命周期 內(nèi)的數(shù)字化。水平集成提高了機器生產(chǎn)率、產(chǎn)品質量和機器效率；垂直集成提高了設備性能、生產(chǎn)流程的靈活性，并為安全性、可維護性提供了額外優(yōu)勢；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)、布局和調試的工業(yè)軟件中通過數(shù)字方法找到，借助生命周期整合可實現(xiàn)更短的產(chǎn)品開發(fā)時間、更快的調試，并通過驅動組件的優(yōu)化設計實現(xiàn)更高可靠性。

具體來說，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。Simatic  PCS 7系統(tǒng)基于過程自動化而設計，從傳感器、執(zhí)行器到控制器，再到上位機，自下而上形成完整的TIA（全集成自動化）架構。西門子Sinamics系列變頻器集V/F、矢量和伺服控制于一身，可實現(xiàn)單軸驅動和多軸控制，數(shù)據(jù)快速交換，設計模塊化，升級靈活。而Flender 齒輪箱通過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；同樣采取模塊化設計 ； Simotics 系列電機更是涵蓋整個同步和異步技術系列，都可實現(xiàn)最高的效率等級。這些產(chǎn)品集成到一起，實現(xiàn)驅動任務方面所具備的優(yōu)勢遠遠超出了其單純的產(chǎn)品功能。

西門子的集成驅動系統(tǒng)可以對傳動統(tǒng)（從變頻器到聯(lián)軸器）進行全面優(yōu)化，并已經(jīng)考慮 到了自動化中的所有接口，這樣即可確保設備的生產(chǎn)率和可用性。在工程組態(tài)階段即已可以對生產(chǎn)中所需的不同配置進行模擬和優(yōu)化。在物理層面，傳動系的各個組件在功能性、機械性和能源效率方面實現(xiàn)了*的相互協(xié)調，可圓滿完成相應任務。由減速器、聯(lián)軸器、電機、變頻器及其組合所構成的西門子全面產(chǎn)品組合是實現(xiàn)這一目 標的基礎，并從一開始就避免了傳動系單個組件的簡單組合過程中所產(chǎn)生的接口問題。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)的可用率達到99%以上、每年的平均故障時間小于13小時，而且工程時間與非全集成驅動系統(tǒng)相比縮短了5%-8%，同時系統(tǒng)維護責任明確，及時到位，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——應用基于Simatic  PCS 7的SiPaper解決方案，就讓問題迎刃而解。SiPaper是制漿與造紙技術的全集成解決方案，可提供模塊化的工藝控制或優(yōu)化。SiPaper 制漿與造紙技術解決方案，針對不同種類的產(chǎn)品可以自動調整造紙各個環(huán)節(jié)的參數(shù)設置，簡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)，驅動系統(tǒng)又與TIA系統(tǒng)集成，令工廠生產(chǎn)的系統(tǒng)組態(tài)時間大幅縮短了30%，設備維護成本降低了15%。

由于生產(chǎn)線采用了全套的西門子電氣產(chǎn)品，在項目管理和執(zhí)行過程中，西門子共派了12名工程師幫助客戶盡快完成項目，憑借各系統(tǒng)之間的有效配合，減少系統(tǒng)組態(tài)時間和重復工作時間，最終工程時間與非全集成驅動系統(tǒng)相比縮短了5%-8%。除此之外，西門子全球的服務網(wǎng)絡可為客戶提供及時優(yōu)質的服務，同時責任明確，確?？蛻衾孀畲蠡?。

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號紙機和3號紙機的舊設備改造工作。分別僅用7天和6天完成，而且改造后年平均故障時間分別只有14小時和12.5小時，遠遠高于行業(yè)平均水平。除此之外，現(xiàn)在的6號機，即原來的1號機，也都是用的西門子解決方案。APP之所以一直鐘情于西門子，是因為過去20年里，西門子在造紙行業(yè)已經(jīng)成功完成370多個項目，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)過市場的充分檢驗。而伴隨著三重集成的全集成驅動系統(tǒng)的廣泛應用，客戶產(chǎn)品的品質會有更好的保證！