1. 系统简介

造纸过程及造纸的后期加工过程涉及到卷曲、复卷等工艺，在这些工艺过程中都需要换卷。而传统的换卷方式是利用纸带或者吹气，靠撕裂纸幅完成换卷。它们都受到纸机速度、高定量和纤维排向的限制。此类换卷过程是不可控的。撕裂的褶皱和叠层纸头还会不平整地绕在卷纸轴芯上，而需要更多的后续措施来克服皱褶和压痕。此外飞扬的碎纸片极易飞回新卷而难以控制。这些问题都造成了换卷成功率低，以及因此引起的材料浪费、成本增加、效率降低等问题。

为了解决目前传统换卷方式存在的问题，提高造纸行业生产效率及自动化程度，高达科技结合自控领域多年系统研发应用的经验，开发了全自动水刀换卷装置，采用一套伺服电机装置同时驱动2套水刀在桥架导轨上高速运动，能够稳定地横切纸页。其主体是一个稳固的横穿纸机的横梁组件，上面安装两条直线轨道，配备水刀的移动车架沿其运动。一台伺服电机安装在横梁末端驱动移动车架。为了保证高速平稳地运行，高压水管随移动车架被张紧。高压水泵站提供可靠的高压切割水源，该装置不仅能实现快速高效地换卷过程，同时可与工厂其他自动控制系统连接，实现真正意义上的全自动操作。

本项目的有益效果是，由于整个换卷过程高速、清洁且可控，新换的纸卷几乎从第一层起完全没有皱褶，换卷表面平整，减少了损纸率。

2. 技术性能

水刀换卷装置分为PLC控制系统、伺服电机系统、水刀切割执行机构、高压泵站、喷胶系统等部分。 PLC控制系统： 利用PLC控制器、流程软件、传感器和执行器对系统进行驱动、测量和控制,实现对全系统的集中监控。下图为控制系统结构：

特点： 基本回路控制: 运动方向、速度、位置、压力、流量 全系统连锁控制,伺服电机启停、方向、速度及连锁控制 提供断纸、引纸、走纸、换卷等状态的检测和切换 提供与纸机传动系统连接，实现协调控制 提供与DCS、传动、管理系统的连接 伺服电机系统: 高精度伺服电机、伺服驱动器，性能稳定、控制精度高 高精度控制单元,矢量闭环控制 高精度专用电机、编码器电缆抗干扰力强 水刀切割执行机构: 执行机构由伺服电机驱动，通过同步带带动前后刀架相向运动，完成纸的横向切割 执行机构的组成：横梁、前后刀架及刀头、同步带传动机构

高压泵站: 高压泵站是专为水刀提供切割用水 泵站采用国外进口产品 泵站是通过电机驱动水泵增压，再通过增压器使水压达到超高压，以满足切割用水所需的压力、流速的要求

喷胶系统: 该系统是为水切割纸时为纸面上提供胶液，以保证切断纸时，纸面能与辊面相粘连 该系统采用国外进口喷枪和活塞泵。系统通过气压控制活塞泵，抽吸胶液，并保持压力精确均匀出胶量稳定，ADP 功能设计，保证活塞泵压缩空气断开后，胶机内部压力释放回胶缸，保证安全

3. 系统指标 最大运行速度为10m/s 最大压力为2000Kg 任何规格的纸种，换卷损纸长度小于100米 换卷成功率高于95% 水刀换卷装置效率大于99%。