JP2884765B2 - 抄紙機の抄速変更・抄替制御装置 - Google Patents

抄紙機の抄速変更・抄替制御装置

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JP2884765B2 JP29962490A JP29962490A JP2884765B2 JP 2884765 B2 JP2884765 B2 JP 2884765B2 JP 29962490 A JP29962490 A JP 29962490A JP 29962490 A JP29962490 A JP 29962490A JP 2884765 B2 JP2884765 B2 JP 2884765B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、製紙工業で使用される抄紙機の制御装置に
係り、特に製造している紙の単位時間製造量を定める抄
速の変更や銘柄を変更する抄替制御の改良に関する。
<従来の技術> 抄紙機の抄替制御は、例えば本出願人の提案に係る特
公昭59−11718号(特許第1236191号)、特公昭59−2424
0号(特許第1247588号)及び特公昭59−27437号(特許
第1250427号)公報に開示されている。第7図は上記公
報などに開示されている従来の抄紙機及びその制御装置
の構成ブロック図である。図において、ヘッドボックス
HBから吐き出された原料は、ワイヤパートWPを通過する
ことによって搾水され、ドライヤDRを通過することによ
って乾燥され、リールRLに巻き取られる。ワイヤパート
WPの搾水による白水はピットPTで受け取られ、ファンポ
ンプPMPによってヘッドボックスHBに還元される。
坪量と水分率は、リールRLの直前において、センサBM
によってそれぞれ測定されて紙質制御部10に送られる。
紙質制御部10は坪量の目標値と測定値との偏差を基に必
要な種流量を演算すると共に、水分率の目標値と測定値
との偏差を基に必要な乾燥度を与えるエネルギを有する
蒸気温度(流量)を演算する。種口弁制御部20では紙質
制御部10から送られる種流量を基礎に弁開度を演算して
種口弁VLVに与え、紙質制御部10と協同して共に坪量を
設定値に制御している。蒸気制御部30は紙質制御部10か
ら送られる蒸気流量の指示値を基に蒸気圧を求め、スチ
ームバルブSTVに与え、紙質制御部10と共同して水分率
を設定値に制御している。抄替制御部40は銘柄変更など
の抄替指令を受けて、予め抄替期間終了時点に於いて坪
量や水分率を目標値に一致させるため種流量や蒸気流量
を演算し、これら流量の変化率が一定範囲内になるよう
に指令値を補正して種口弁制御部20や蒸気制御部30に与
え、いわゆるフィードフォワード制御をしている。この
抄速変更・抄替制御における蒸気予測は、例えば次式に
より行われている。
P2=P1・{1+a(ΔR/R)} ・{1+b(ΔPD/PD)} ・{1+c(ΔMP/MP)} ・{1+d(ΔV/V)} ・{1+e(ΔAD/AD)} (1) ここで、P1は初期蒸気圧、P2は目標蒸気圧、Rは生産
量、PDはパルプ絶乾坪量、MPは水分率、Vは抄速、ADは
絶乾灰分量である。また、ΔRは(目標生産量−初期生
産量)、ΔPDは(目標パルプ絶乾坪量−初期パルブ絶乾
坪量)、ΔMPは(目標水分率−初期水分率)、ΔVは
(目標抄速−初期抄速)、ΔADは(目標絶乾灰分量−初
期絶乾灰分量)である。
第8図は抄替指令に対するシステムの応答図である。
紙質制御部10により所定紙質の紙を当初製造していると
する。抄替指令があると制御権が紙質制御部10から抄替
制御部40に移り、抄紙機を止めることなく坪量や抄速を
新たな目標値に連続的に移行させるのに必要な制御出力
が成される。新たな目標値に至ると、再び紙質制御部10
が制御権を得て新たな坪量・水分率の紙を製造する。
<発明が解決しようとする課題> しかしながら、第8図の破線に示すごとくオペレータ
が手動介入する場合がある。この手動介入は、例えばド
ライヤ内部に設けられたシリンダ本数の変更等の操作条
件の変更を実施する際に行う。このとき、シリンダ本数
を変更した場合の最適条件は予め経験的に知られてお
り、例えば図中一点鎖線で表わしたものになる。従来
は、一端蒸気予測演算が行われた後に手動介入がなされ
ると、予め定められた操作パターンが使用できなくな
り、一点鎖線で示す操作パターンを手動で実現する必要
があった。他方、手動操作時にはオペレータが蒸気のみ
ならず、種口弁、トータルヘッド、抄速などを一手に操
作しなければならず、自動操作時に比較して数倍の時間
を要し、損紙が増大すると言う課題があった。
本発明はこのような課題を解決したもので、抄紙機の
抄速変更・抄替制御時に手動介入して操作条件を変更し
た場合にも最適操作条件での操業をオペレータに依存し
ないで行う制御装置を提供することを目的とする。
<課題を解決するための手段> このような目的を達成する本発明は、種口弁を通じて
供給される原料を収容するヘッドボックスと、このヘッ
ドボックスから抄速に応じて吐出される内容物を搾水す
るワイヤパートと、このワイヤパートで搾水された内容
物を蒸気を用いて乾燥させるドライヤと、このドライヤ
で乾燥された紙を巻き取るリールを備えた抄紙機を制御
する装置であって、次の構成としたものである。
即ち、前記ドライヤとリールの間に設けられ、製造中
の紙の紙質を測定するセンサと、 抄速変更・抄替の指令に従って従前の紙質から目標の
紙質を得るのに必要な操作パターン(P2)を求める予測
演算部と、 手動介入により当該予測演算部の演算の基礎となる前
記抄紙機のプロセス条件が変更されたとき、前記予測演
算部の操作パターン(P2)に代えて変更後のプロセス条
件に適合する操作パターン(P2′)を、設定されたパラ
メータに基づいて定める手動介入演算部とを備え、 手動介入があったときは、予測演算部に優先して手動
介入演算部の出力する操作パターンに従い、前記抄紙機
の操作端を操作して前記センサの測定値を目標値に一致
させる制御をすることを特徴としている。
<作 用> 本発明の各構成要素は次の作用をする。センサは抄紙
機の製造している紙の紙質を測定している。紙質制御部
は抄紙機の操作端に制御信号を送り、センサの測定値が
目標値となるように制御している。予測演算部は、抄紙
機のプロセス条件に変更のない場合の抄速変更・抄替時
における操作パターンを演算して、紙質制御部に与え
る。手動介入演算部は、抄紙機のプロセス条件に変更あ
る場合の抄速度変更・抄替時における操作パターンを演
算して、紙質制御部に与える。この演算はこのプロセス
条件に応じたパラメータを与えることにより行う。
<実施例> 以下図面を用いて、本発明を説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。尚第1図において、前記第7図と同一作用をするも
のには同一符号をつけ説明を省略する。図において、抄
紙プロセスには紙の灰分(アッシュ)を供給するマシン
チェストMCと、このマシンチェストMCから送られたアッ
シュ分を含む原料(パルプ)をバルブVLV及びポンプPMP
を介してヘッドボックスHBに送る種箱SBが設けられてい
る。
センサ信号処理部50はセンサBMの測定した坪量、水分
率、灰分率などの測定値を例えば紙幅方向に平均値をと
って紙質制御部80に渡している。予測演算部60は抄速変
更・抄替の指令に従って従前の紙質から目標の紙質を得
るのに必要な走査パターンを求めるもので、例えば前述
した(1)式を用いる。紙の銘柄は予め指定されている
ので、製造すべき紙質は予測演算部60に送られている。
手動介入演算部70は手動介入により予測演算部60の演算
の基礎となる抄紙機のプロセス条件(例えばカレンダの
内部条件)が変更されたとき、設定されたパラメータに
基づいて変更後のプロセス条件に適合する操作パターン
を演算する。切替部75は通常は予測演算部60を採択し、
手動介入があったときは手動介入演算部70を採択するス
イッチ手段である。
紙質制御部80は切替部75から送られる操作パターンに
従って、抄紙機の操作端を操作してセンサBMの測定値を
目標値に一致させる制御を行うもので、ここでは水分率
に対しては蒸気、坪量に対しては種口弁、灰分率に対し
てはアッシュを制御している。即ち、蒸気制御部82は切
替部75から送られる蒸気操作パターンに従い、スチーム
バルブSTVに弁開度制御信号を送り、蒸気エネルギを調
整して目標とする水分率の紙にしている。種口弁制御部
84は切替部75から送られる坪量操作パターンに従い、種
口弁VLVに弁開度制御信号を送り、種流量を調整して目
標とする坪量の紙にしている。アッシュ制御部86は切替
部75から送られる灰分率操作パターンに従い、アッシュ
をマシンチェストMCに送る弁に弁開度制御信号を送り、
アッシュ量を調整して目標とする灰分率の紙にしてい
る。
第2図は手動介入演算部70の詳細説明図である。操作
パターン演算部71は与えられたパラメータにしたがって
操作パターンを演算するもので、予測演算部60と共用に
してもよい。この演算は、(1)式のパラメータを与え
るもので次のような演算をする。蒸気圧目標値P2′とす
ると係数aは次式で与えられる。
その他の係数b,c,d,eはそれぞれゼロになっている。
これらの値を(1)式に代入すると次のようになる。
P2=P1×{−1+a(ΔR/R)}=P2′ (3) 但し、ΔRがゼロのときは生産量が変化しないため蒸
気圧を変化させる必要がないところから、次の値とす
る。
P2=P1 (4) プレ手動エントリ用バッファ72は抄速変更・抄替前の
状態量を操作パターン演算部71に送るもので、設定値SV
の設定はオペレータの手動入力でもよく銘柄設定部74か
ら入力してもよい。アフタ手動エントリ用バッファ73は
抄速変更・抄替後の状態量を操作パターン演算部71に送
るもので、設定値SVの設定はプレ手動エントリ用バッフ
ァ72と同様である。銘柄設定部74はオペレータが抄速変
更・抄替に習熟すると紙の銘柄毎に入力すべき値がわか
るので、予め銘柄毎にプレ蒸気圧、アフタ蒸気圧などの
パラメータを記憶しておいて、抄速変更・抄替時に手動
介入があるとプレ手動エントリ用バッファ72及びアフタ
手動エントリ用バッファ73に必要なパラメータを送り、
操作パターン演算部71に対する設定作業を容易にする。
モード用スイッチ75は切替部75のことで、操作パターン
演算部71及び銘柄設定部74に予測演算部60が担当してい
るか手動介入により手動介入演算部70が担当するかを知
らせている。
第3図は第1図の装置の動作を説明する流れ図であ
る。抄速変更・抄替が発生すると予測演算部60は銘柄な
どの演算に必要な情報の入力などを行う(S10)。また
紙質制御部80に対する制御開始が可能になると、実行フ
ラグがオンする(S20)。モード用スイッチ75を見て、
手動介入があったか否か判断する(S30)。手動介入が
あれば、手動介入演算部70が操作パターンを演算する
(S40)。手動介入がなければ予測演算部60は銘柄毎に
記憶された係数a〜eをバッファから取り込む(S5
0)。そして、必要に応じてリミット処理を行ない(S6
0)、紙質制御部80に操作パターンを与える。
第4図は蒸気操作パターンの説明図である。予測演算
部60は破線で示すものを出力するが、手動介入によって
手動介入演算部70は実線で示すものを出力する。
第5図は本発明の他の実施例を示す構成ブロック図で
ある。第1図の装置との相違を説明すると、紙質制御部
80の操作パターン入力側にリミット処理部90を設けてい
る。リミット処理部90は予測演算部60または手動介入演
算部70から与えられる一回の操作量が過大である場合
に、一定値に抑えて紙質制御部80に出力する。過大な変
化を防止するのは、ドライヤの蒸気圧が大巾に変化する
とボイラトリップなどの不都合を招来するからである。
この結果、変更時間が長くなると共に、トータルの変化
量自体はリミット処理部90の有無によらず同一になって
いる。
第6図は種流量制御に第1図の装置を適用した場合の
説明図で、(A)は抄速、(B)は絶乾坪量、(C)は
種流量である。ヘッドボックスHBで大巾に原料が流出す
ると、従来の予測演算部60の予測(実線)が現実のプロ
セス状態と乖離して、目標とする絶乾坪量の得られない
ことがある。この場合には、手動介入演算部70を用いて
修正し、破線のように種流量を増加させて目標とする絶
乾坪量の紙の製造が可能になる。
アッシュ流量についても、予め調成側で流入してしま
う場合には、抄紙工程でのアッシュ流量の目標値が合わ
ないことがある。アッシュ流量を抄紙工程で全量流入さ
せることを前提に灰分率制御を行なっているためであ
る。この場合にも、手動介入してオペレータの経験則に
よりアッシュ流量を手動エントリすれば目標とする灰分
率の紙が製造できる。
<発明の効果> 以上説明したように、本発明によれば抄速変更・抄替
時に手動介入が発生したとき予測演算部60から手動介入
演算部70に切り替えて紙質制御部80に操作パターンを与
えているので、オペレータが手動制御する場合に比較し
て損紙が減少する。
また実施例のように、新規の銘柄のときはプレ手動エ
ントリ用バッファ72及びアフタ手動エントリ用バッファ
73にパラメータを手動設定し、経験によりパラメータが
解っている銘柄については銘柄設定部74を用いている場
合には、効率良く手動介入演算部70の操作ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第2
図は手動介入演算部70の詳細説明図、第3図は第1図の
装置の動作を説明する流れ図、第4図は蒸気操作パター
ンの説明図、第5図は本発明の他の実施例を示す構成ブ
ロック図、第6図は種流量制御に第1図の装置を適用し
た場合の説明図である。 第7図は従来の抄紙機及びその制御装置の構成ブロック
図、第8図は抄替指令に対するシステムの応答図であ
る。 BM……センサ、60……予測演算部、70……手動介入演算
部、80……紙質制御部。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】種口弁を通じて供給される原料を収容する
    ヘッドボックスと、このヘッドボックスから抄速に応じ
    て吐出される内容物を搾水するワイヤパートと、このワ
    イヤパートで搾水された内容物を蒸気を用いて乾燥させ
    るドライヤと、このドライヤで乾燥された紙を巻取るリ
    ールを備えた抄紙機を制御する装置であって、 前記ドライヤとリールの間に設けられ、製造中の紙の紙
    質を測定するセンサと、 抄速変更・抄替の指令に従って従前の紙質から目標の紙
    質を得るのに必要な操作パターン(P2)を求める予測演
    算部と、 手動介入により当該予測演算部の演算の基礎となる前記
    抄紙機のプロセス条件が変更されたとき、前記予測演算
    部の操作パターン(P2)に代えて変更後のプロセス条件
    に適合する操作パターン(P2′)を、設定されたパラメ
    ータに基づいて定める手動介入演算部とを備え、 手動介入があったときは、予測演算部に優先して手動介
    入演算部の出力する操作パターンに従い、前記抄紙機の
    操作端を操作して前記センサの測定値を目標値に一致さ
    せる制御をすることを特徴とする抄紙機の抄速変更・抄
    替制御装置。
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