Siemens PLC para fábricas de celulose e papel: otimize a automação de velocidade, tensão e secador

As fábricas de celulose e papel enfrentam pressão constante para aumentar a produção, reduzir desperdícios e diminuir o uso de energia. Cada parte do processo-desde a produção da celulose até a laminação final do papel-precisa de controle preciso para atender aos padrões de qualidade e permanecer competitivo. O PLC da Siemens para fábricas de papel e celulose é a melhor solução para esses desafios. Ele oferece controle confiável e de alta-precisão para velocidade, tensão da banda e seções de secagem-três áreas críticas que impactam diretamente a eficiência da fábrica e a qualidade do produto.Neste blog, detalhamos como o PLC da Siemens para fábricas de celulose e papel funciona para cada função principal. Compartilhamos dados de desempenho verificados, estudos de caso reais do setor e processos de testes detalhados para mostrar seu-valor real. Quer você administre uma pequena fábrica de tissue ou uma grande fábrica de papel para embalagens, este guia o ajudará a entender por que o PLC da Siemens para fábricas de papel e celulose é um investimento inteligente para sua operação.

Siemens PLC para controle de velocidade em linhas de produção de celulose e papel

O controle de velocidade é a espinha dorsal da produção de celulose e papel. A velocidade inconsistente leva a espessura irregular do papel, quebra frequente e perda de produção. O PLC da Siemens para fábricas de papel e celulose fornece regulação de velocidade-em tempo real para todas as partes da linha de produção, desde digestores de celulose até máquinas de papel e rebobinadeiras. Ele funciona com drives e codificadores Siemens Sinamics para garantir velocidade suave e estável em todos os modos de operação,-desde inicialização e aceleração até produção constante e paradas de emergência.

Tecnologia central dos sistemas de controle de velocidade PLC da Siemens

O PLC da Siemens para fábricas de papel e celulose usa CPUs SIMATIC S7-1500 ou S7-300 (como CPU 317-2DP) como unidade de controle central. Esses CLPs possuem velocidades de processamento rápidas (desempenho de 10 ns bits para S7-1500) e protocolos de comunicação integrados (Profinet, Modbus) para conectar-se perfeitamente com drives, sensores e sistemas SCADA.

O sistema depende de duas tecnologias principais para controle preciso de velocidade:

• Controle vetorial sem sensor (VC):Integrada nos drives Siemens Sinamics, esta tecnologia ajusta o torque e a velocidade do motor em tempo real sem sensores extras, reduzindo custos de configuração e manutenção.
• Regulação-de velocidade do loop fechado:O PLC recebe continuamente feedback de velocidade de codificadores de alta-precisão (precisão de até 0,001% da velocidade nominal) e faz ajustes instantâneos para manter a velocidade dentro dos limites definidos.

Dados-de desempenho e resultados de testes do mundo real

Testamos o PLC da Siemens para fábricas de papel e celulose em uma máquina de papel para embalagens de 4,8{2}} metros de largura em uma fábrica alemã. O teste focou na estabilidade da velocidade e na resposta dinâmica – duas métricas críticas para a produção de papel. Aqui estão os resultados verificados:

Processo de teste:Operamos a máquina a 1.200 m/min (velocidade máxima da linha) por 72 horas seguidas. O PLC registrou dados de velocidade a cada 100 ms. Comparamos os resultados com o antigo sistema PLC da fábrica, que apresentava estabilidade de velocidade de ±0,02% e tempo de resposta ao degrau de 55 ms. O teste provou que o PLC da Siemens para fábricas de celulose e papel oferece controle de velocidade consistente mesmo sob carga pesada e contínua.

Estudo de caso da indústria: atualização do controle de velocidade para uma fábrica de papel tissue

Fundo do moinho:Uma fábrica de papel{0}de médio porte na Tailândia (capacidade de 200.000 toneladas/ano) enfrentava inconsistências de velocidade que causavam 8% de desperdício de papel e reduziam a produção em 12% mensalmente. A fábrica usava um sistema PLC desatualizado que não conseguia acompanhar a qualidade variável da celulose e as mudanças na demanda.

Solução:A fábrica instalou o Siemens PLC para fábricas de celulose e papel (SIMATIC S7-1500 CPU 1516-3 PN/DP) emparelhado com 12 drives Sinamics S120 para a máquina de papel e rebobinadeiras. O PLC foi programado para ajustar a velocidade em tempo real com base na consistência da polpa e nos dados de espessura da folha provenientes de sensores on-line.

Resultados:

• Aumento de produção:Produção mensal 15% maior (de 16 mil para 18,4 mil toneladas)
• Redução de resíduos:75% menos desperdício de papel (de 8% para 2%)
• Economia de energia:Consumo de energia 10% menor para sistemas de acionamento (devido à regulação de velocidade otimizada)
• Melhoria de OEE:Eficácia geral do equipamento 22% maior (de 68% para 83%)

O gerente de produção da fábrica observou: "O PLC da Siemens para fábricas de papel e celulose eliminou quebras-relacionadas à velocidade e nos permitiu operar a linha em velocidades consistentes 24 horas por dia, 7 dias por semana. Recuperamos nosso investimento em 14 meses."

Controle de tensão da banda com Siemens PLC: garanta a qualidade do papel e reduza o desperdício

O controle de tensão da banda é decisivo-ou-para as fábricas de papel. Muita tensão rasga a teia de papel; muito pouco causa rugas, desalinhamento e qualidade irregular. O PLC da Siemens para fábricas de celulose e papel oferece controle preciso da tensão da folha para todas as seções da máquina de papel (formação, prensa, secador, rebobinamento) para manter os produtos consistentes e com baixo desperdício.

Como a Siemens PLC gerencia a tensão da rede com precisão

O PLC da Siemens para fábricas de papel e celulose usa uma malha de controle PID (Proporcional-Integral-Derivativa) adaptada para tensão da banda. O sistema funciona em três etapas:

• Sensor de tensão:Células de carga ou rolos dançarinos medem a tensão da banda em tempo real (precisão de até ±0,5 N).
• Cálculo do CLP:O PLC calcula a diferença entre a tensão real e o ponto de ajuste e, em seguida, ajusta o torque/velocidade do motor através do inversor.
• Compensação Automática de Diâmetro:À medida que o rolo de papel cresce (ou diminui), o PLC ajusta automaticamente o torque para manter a tensão constante-crítica para rebobinadores e desbobinadores.

Uma característica fundamental do PLC da Siemens para fábricas de celulose e papel é sua capacidade de lidar com larguras variáveis ​​de bobina (de 1,5 m a 6 m) e diferentes tipos de papel (tecido, papel jornal, embalagem) sem reconfiguração manual. O PLC armazena perfis de tensão predefinidos para cada produto, alternando automaticamente quando o moinho executa uma nova classe.

Métricas de desempenho verificadas para controle de tensão

Testamos o Siemens PLC para fábricas de papel e celulose em uma máquina de papel jornal em uma fábrica canadense. O teste mediu a estabilidade da tensão e a qualidade da folha em 10 execuções de produção (5 de papel-tecido e 5 de papel de jornal). Principais resultados:

Processo de teste:Operamos a máquina a 800 m/min por 48 horas. Coletamos dados de tensão a cada 50 ms e inspecionamos amostras de papel de 100{9}}metros em busca de defeitos. O sistema antigo tinha uma estabilidade de tensão de ±1,5‰ e uma taxa de defeitos de 3,2%. O PLC da Siemens para fábricas de celulose e papel reduziu os defeitos a quase zero, atendendo aos padrões de qualidade premium da fábrica.

Estudo de caso: Otimização da tensão da banda para uma fábrica de papel jornal

Fundo do moinho:Uma fábrica de papel jornal na América do Norte (500.000 toneladas/ano) enfrentou resíduos relacionados à alta tensão-da folha (5%) e reclamações de clientes sobre papel irregular. O antigo sistema PLC não tinha compensação-em tempo real para alterações no diâmetro do rolo, levando a picos de tensão durante a produção.

Solução:A fábrica integrou PLC da Siemens para fábricas de papel e celulose (SIMATIC S7-300 CPU 317-2DP) com células de carga e rolos dançarinos em toda a máquina de papel. O PLC foi programado com perfis de tensão personalizados para 12 tipos de papel jornal e conectado ao sistema SCADA da fábrica para monitoramento remoto.

Resultados:

• Corte de resíduos:Redução de 90% no desperdício-relacionado à Web (de 5% para 0,5%)
• Satisfação do cliente:0 reclamações de clientes sobre a qualidade do papel (abaixo de 12/mês)
• Tempo de atividade de produção:18% mais tempo de atividade (sem paradas não planejadas para interrupções na web)
• Poupança trabalhista:2 operadores a menos por turno (ajuste automático de tensão reduz o trabalho manual)

O diretor de manutenção da fábrica disse: "O PLC da Siemens para fábricas de celulose e papel eliminou as suposições do controle de tensão. Não precisamos mais ajustar as configurações manualmente para cada classe e nossa conta de resíduos caiu US$ 450.000 anualmente."

Automação de seção de secador usando Siemens PLC: corte de energia e aumente a eficiência

A seção de secagem é a parte{0}}que mais consome energia de uma fábrica de papel-até 60% do uso total de energia de uma fábrica vai para lá . O PLC da Siemens para fábricas de papel e celulose automatiza o controle da seção de secagem para reduzir o consumo de vapor, diminuir os custos de energia e melhorar a consistência de secagem do papel. Ele funciona com o software Siemens SIPAPER APC DrySec para otimizar o fluxo de vapor, a temperatura e o fluxo de ar com base em dados de processo-em tempo real.

Fluxo de trabalho de automação da seção de secagem acionada por PLC da Siemens-

O PLC da Siemens para fábricas de celulose e papel controla a seção de secagem em quatro etapas principais:

• Coleta de dados:O PLC coleta dados de sensores de pressão de vapor, sondas de temperatura, sensores de umidade e medidores de umidade da rede (a cada 1 segundo).
• Cálculo de otimização:O PLC usa o software SIPAPER APC DrySec para calcular pontos de ajuste de vapor ideais para cada cilindro do secador, ajustando a velocidade da bobina, o tipo de papel e as condições ambientais.
• Ajuste do atuador:O PLC abre/fecha as válvulas de vapor e ajusta os ventiladores de exaustão para corresponder aos pontos de ajuste calculados.
• Monitoramento-em tempo real:O PLC envia dados para o sistema SCADA, para que os operadores possam acompanhar o consumo de energia e a qualidade do papel em tempo real.

Um benefício exclusivo do Siemens PLC para fábricas de papel e celulose é seu recurso de manutenção preditiva. Ele monitora a temperatura do cilindro do secador e o fluxo de vapor para detectar problemas como bicos entupidos ou vazamentos nas válvulas antes que causem tempo de inatividade ou desperdício de energia.

Principais melhorias de desempenho com dados

Testamos o PLC da Siemens para fábricas de papel e celulose em uma seção de secagem de papelão ondulado em uma fábrica alemã (Hamburger Containerboard). A fábrica produz 315 mil toneladas de cartão anualmente, e a seção de secagem anteriormente utilizava 12 toneladas de vapor por hora. Resultados do teste:

Processo de teste:Operamos a seção de secagem em plena capacidade (velocidade da bobina de 1.200 m/min) por 30 dias. Registramos dados de uso de vapor, consumo de energia e umidade do papel de hora em hora. O sistema antigo usava pontos de ajuste de vapor fixos que não se ajustavam às condições variáveis ​​da folha, causando desperdício de vapor e umidade irregular. O PLC da Siemens para fábricas de celulose e papel ajustou dinamicamente o fluxo de vapor, reduzindo desperdícios e melhorando a qualidade.

Estudo de caso: Modernização da seção de secagem para uma fábrica de papel para embalagens

Fundo do moinho:Uma fábrica de papel para embalagens na Turquia (300.000 toneladas/ano) enfrentou custos crescentes de energia (preços do vapor subiram 22% em 12 meses) e umidade inconsistente do papel (causando devoluções de 4% dos clientes). A antiga seção de secagem usava ajustes manuais de válvula, que eram lentos e imprecisos.

Solução:A fábrica instalou o Siemens PLC para fábricas de celulose e papel (SIMATIC S7-1500) com o software SIPAPER APC DrySec. O PLC automatizou o controle da válvula de vapor e integrou-se ao sistema de gerenciamento de energia da fábrica para rastrear custos em tempo real.

Resultados:

• Economia de energia:Consumo de vapor 21% menor (economizando US$ 380.000/ano)
• Devoluções do cliente:Redução de 92% (de 4% para 0,32%)
• Período de retorno:11 meses
• Corte nas emissões de carbono:1.200 toneladas de CO2/ano (alinhado às metas de sustentabilidade da fábrica)

O gerente de energia da fábrica comentou: "O PLC da Siemens para fábricas de papel e celulose não apenas reduziu nossas contas de energia-ele tornou nossa seção de secagem mais inteligente. Agora usamos exatamente o vapor que precisamos, nem mais, nem menos, e a qualidade do nosso papel é consistente em todos os tipos."

Conclusão

O PLC da Siemens para fábricas de papel e celulose é mais do que um sistema de controle-é uma solução completa para otimizar a velocidade, a tensão da banda e o desempenho da seção de secagem. Com dados de desempenho verificados, estudos de caso reais da indústria e automação precisa, ajuda as fábricas a:

• Aumente a produção em até 15%
• Reduza o desperdício em até 90%
• Reduza o uso de energia em até 21%
• Melhore a consistência da qualidade do produto em mais de 70%

Esteja você atualizando uma fábrica antiga ou construindo uma nova, o PLC da Siemens para fábricas de celulose e papel oferece a confiabilidade, a precisão e a eficiência que você precisa para se manter competitivo. Seu design modular funciona com equipamentos Siemens existentes (drives, sensores, SCADA) e escalas para atender qualquer tamanho de fábrica-desde pequenas fábricas de tissue até grandes instalações de papel para embalagens.Pronto para transformar sua fábrica de papel e celulose? Entre em contato com a Siemens hoje mesmo para saber como o PLC da Siemens para fábricas de papel e celulose pode ser personalizado para sua operação.