试验小纸机是造纸工艺开发测试过程中的重要设备,也是一些高等院校科研单位用于造纸教学、研究的重要仪器。现代新式纸机中干燥部采用蒸汽烘缸技术、压光定型过程采用蒸汽或油烘缸技术,通过普通的介质传热的方式对纸页加热。这种传统的烘缸技术能源利用率低,附加的设备大,污染环境、不容易控制。为了满足试验用造纸机的需求,急需一种能耗小,效率高,环保,自动化程度高,容易控制的新式试验小纸机。三波小纸机是一种新式的试验小纸机,将现在已经成熟的微波加热技术运用于造纸干燥过程,将电磁感应加热技术运用于造纸压光定型过程,并且首次将超声波技术运用于造纸上浆过程,为造纸研究提供了新的手段。采用SIEMENSS7-200 CN系列PLC产品来实现三波小纸机的控制系统,开发出了一套低能耗、高效率、环保、安全、自动化程度高的新型小纸机。本文从微波加热技术,感应加热技术,超声波技术,以及PLC控制系统等几方面对整个系统进行阐述,主要内容包括:1、综述了造纸行业的概况,对传统纸机中的烘缸的优缺点进线了分析,分析了开发试验小纸机的背景。2、微波加热系统的设计。分析了微波加热的原理、特点。对微波加热系统的各个组成部分:微波功率源、微波传输系统、加热器进行设计。3、感应加热系统设计。分析了感应加热的原理,系统采用常用的串联型感应电源作为加热电源。介绍了几种常用的调功方法,选择了串联型的PWM&PFM方法应用于烘缸,找出了功率与相位角及角频率的关系。4、三波小纸机的设计。结合实际的生产情况将微波加热器串接起来设计成隧道式微波加热系统。设计了感应线圈的组合方式,压光辊的布置,超声波发生器的布置。5、采用西门子PLC实现系统控制。介绍了滤波算法,PID原理以及各种PID改进算法,将“带死区的滑动平均值滤波算法”、“微分先行PID算法”、“带死区的PID算法”、“不完全微分的PID算法”等运用于程序实现中,提高了控制效果。