如今造纸业的竞争越来越激烈，吨纸利润率越来越低，原料成本越来越高。为了在激烈的市场竞争中占有一席之地，提高产量，降低人力成本。公司上马了自动化程度高的高速纸机，以适应市场的竞争。这就要求高速纸机配置各种高性能的实时的控制和测量系统。因此公司引进了先进的纸病检测系统。

　　项目介绍

　　牡丹江恒丰纸业集团有限责任公司是国内五大卷烟纸生产厂家之一，至今已有50 多年生产卷烟纸的历史。公司生产的卷烟纸以白度高、拉力好著称于国内，在全国率先研制生产的A1 级QF50、QF60等卷烟纸。为提高企业的竞争力，我公司在2006 年上马了“年产2万吨特种纸”项目，该项目总投资3.2 亿，引进了世界上最先进的法国ALLIMAND公司的造纸机生产线，SIEMENS公司的PCS7 纸机交流传动控制系统，HONEYWELL公司的DCS、QCS、WIS控制系统。

　　系统介绍

　　1．1系统的构成

　　WIS(Web Image System) 是纸页影像系统的简称。

　　系统的典型结构

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　　图一

　　如图一所示，该系统由高速相机、检测架、灯梁、色标器、报警单元、长度检测、相机支持单元、IO卡以及基于Windows 系统服务器组成。

　　1．2系统硬件组成

　　1．2．1 检测架（Measurement frame）

　　检测架是由高速相机、相机梁、可以升降的光梁支架组成。高速相机以横向方向一致排开，对准纸页下发光光源，时刻扫描以纵向方向穿过的纸页，并同时把拍摄的成像数据通过光纤传输到相机支持单元中的CSU。如图二所示

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　　图二

　　相机正式投入使用之前必须排成一条直线与光梁有一个正确的投影方式才能保证检测的正确性。可以分别对相机的Pitch和Roll螺栓的调整来完成。如图三所示。

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　　图三

　　调整的过程可以通过图四所示的窗口观察。

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　　图四

　　调整roll 可以改变相机的扫描线与光梁条纹之间的角度，确保系统对震动不敏感以保证生产的产品在相机监测区域内。调整pitch可以改变相机的扫描线与光梁条纹之间的距离，最终的目标是让扫描线在光梁条纹的正中间。如图五所示。

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　　图五

　　1．2．2 相机支持单元(MCSU Cabinet)

　　相机支持单元由MCSU 柜、相机支持单元、IO卡组成。其中CSU是图像处理的核心部分，是由处理卡，网卡、CPU 卡等组成。它通过光纤接受来自相机的信息，并进行处理，再通过以太网把图像数据传送给服务器。如图六所示。

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　　图六

　　1．2．3 服务器(Server)

　　主要存储系统的各类软件，如纸种管理软件、相机组态软件及操作软件，收集报警信息并输出至报警设备。由于服务器内的硬盘是相互冗余的，当某一硬盘有故障时，可以自动的使用另一块硬盘，保证了系统的正常运行。

　　1．2．4 支持设备(Support Devices)

　　1．2．4．1长度检测

　　为了精确的测量纸幅运行速度，准确定位纸病的位置，计算纸辊的长度。

　　1．2．4．2色标器

　　当定义的纸病出现时，色标器立马在对应的位置的纸边进行颜料标识，以方便质检人员处理纸辊中的纸病。

　　1．2．4．3报警单元

　　当纸病出现时，通过多色声光报警功能来提醒操作人员有纸病出现，以便第一时间找到产生纸病的原因。我们可以在纸病定义平台上来定义不同纸病对应不同的颜色。

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　　1．3系统软件

　　纸病检测系统具有诊断，纸边的跟踪检测，灰度等级标定，基准标定，实时纸病检测和纸病的类别区分，收集12 位高信号分辨率的高清晰图片，用户纸病的定义和分类，强大的操作站用户界面等功能。

　　1．3．1纸种管理软件

　　定义了纸病的参数用于显示，对于每一个纸病，操作者可以从列表中进行选择。可以用同一个纸种对不同的产品进行检查，如果产品类似，缺陷和参数没有太大的变化。软件如图七所示。

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　　图七

　　根据此软件可以定义适用于卷烟纸的纸病数据，纸病类型按照优先级别从上到下排列，如图八所示。

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　　图八

　　1．3．2 架构组态软件

　　用于新架构的建立，相机检测区域的分配，相机的调焦，相机传感器的组态，横向的校正，状态检测等。软件如图九所示。

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　　图九

　　1．3．3操作站用户界面

　　通过查看操作站用户界面，能方便的提示质检人员纸病所在的精确位置拿掉不合格的纸盘，帮助操纸工确定纸病的类型和位置，以便及时的处理各种纸病。界面如图十所示。

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　　图十

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　　2．纸病检测系统的应用

　　在我公司15# 纸机的应用情况：

　　车速500m/min，纸幅宽度3860mm，定量范围25-32g/m2主要产品定量28g/m2的卷烟纸。在线纸病检测系统能实时监测运行中纸幅的纸病，具有如下突出的功能：

　　1、最小的纸病，0.25mm2也在监控之中。

　　2、减少人力成本，当纸病产生时，能够快速的提醒操作人员，并且伴有声光报警提示。

　　3、对某些纸病的做以特殊的标识。

　　4、方便质检人员直观掌握纸病纵向位置。

　　5、不同类型的纸病使用不同的字母标识。

　　6、纸病检测系统画面显示效果有很强的灵活性。方便各工序人员的使用。能实现单个纸病信息查看，各类纸病的数据汇总，纸面匀度的查看，如下图所示：

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　　纸病信息查看 各类纸病的数据汇总

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　　纸面匀度的查看

　　从2006 年运行到现在的4 年多的时间里，因为WIS 系统本身的故障导致的停机事故还没有，其中发生过的最严重的故障事件为纸病系统存在一些纸病不能被检查到的问题，结论是造成问题的主要原因是1#和4#相机的光圈不能正确工作，1#相机CCD部分不能很好的工作（原始信号不是足够的平行）我们联系了HonEYWELL 的服务专家对其系统进行了调整，更换2 套相机，调整灯管控制器2个, 在更换灯管强度传感器之后, 在灯管控制器上的 LED 灯被调亮，1#相机波形平行, 在顺时针调整pitch 螺母 3.5 圈后, 原始波形的信号要比最初的波形信号好很多(对于最初的波形, 光圈不能调整并且它的信号太低,而且波形信号左侧很高右侧很低); 4#相机波形平行, 原始波形的信号要比最初的波形信号好很多(对于最初的波形光圈不能调整并且它的信号太高)，调整之后:纸幅宽度要比实际宽25mm, 调整1#、4#相机像素宽度和结束距离并且为所有相机做了纸幅宽度校正, 调整FOV ,显示边界。经过这次调整系统完全进入了最佳的工作状态。

　　3．全系统的总结和展望

　　纸病检测系统:是当今世界上先进的在线检测识别、成象及数据处理技术系统，为造纸厂商提供了包括实时纸病检测、图象显示、报警、质量报告、纸病剔除、设备故障诊断等功能在内的成纸纸病全套解决方案。从而降低了损纸率，提高成品率和产量，减少操作人员的工作量，降低人力成本，成为各造纸厂家生存的一个很重要的因素。

　　参考文献：

　　Honeywell WIS Recipe Manager

　　Honeywell WIS Configuration Manager

　　Honeywell SmartView Maintenance Manual

　　Honeywell SV OPERATOR TRG