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目前,袋泡茶受到人们的青睐,茶叶滤纸的需求旺盛。然而茶叶滤纸的定型工艺仍然使用传统的油加热和蒸汽加热烘缸。随着近些年能源紧缺现象的加剧以及人们环保意识的增强,各个工业部门都在不断改造老旧的传统造纸加热设备,开发节能高效、绿色环保的新型造纸设备。“感应加热”方案是一种理想的加热方式,具有热效率高、加热均匀、安全、自动化程度高等特点,在钢铁冶炼、汽车制造等行业已有成功应用。本文的创新点主要是将“感应加热”技术应用到造纸工艺设备的开发中。基于此方案,设计和实现了一个直径1400 mm,宽1400mm的茶叶滤纸定型用小型感应加热烘缸设备,并利用SIEMENS S7-200系列PLC,开发出一套成本低、控制精确、操作方便的控制系统。经过近10个月的运行,电磁感应烘缸完全可以满足茶叶滤纸生产工艺的要求,性能稳定,节能效果明显,可以作为传统烘缸的替代产品。本文从电磁感应加热电源的原理,定型机各功能组件,PLC控制系统的选型、构建及控制策略实施等几个方面来对整个系统进行阐述,内容包含:◆分析比较了常用的并联型和串联型谐振电源及特点,选择后者为感应加热烘缸的电源结构;简要介绍了PWM&PFM调功方法尤其容性PWM&PFM方法,找出了功率与相位角φ及角频率ω之间的关系;详细分析增加了无损缓冲器件的逆变回路的换流过程;简要介绍了电路启动和控制的原理。◆介绍了定型机系统的机械组成,描述了各个组件的作用;分别介绍了走纸同步、温度控制和操作台三个PLC控制子系统实现的功能。◆介绍了S7-200系列PLC控制器、通讯、控制系统硬件选型原则、数字滤波算法、前馈控制和反馈控制控制策略;列出了本项目三个控制子系统的硬件组态,介绍了在PLC编程中广泛采用的增量式数字PID算法和几种改进型的PID算法;使用现场采集的实时图线,详细分析了走纸同步系统采用的带边界失效的变比例增益、变积分时间的PI控制策略,和温度控制系统采用的常规PI策略控制的工程实施。