国内制浆造纸自控及仪表的现状与开展趋势〔上〕.docx

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1、国内制浆造纸自控及仪表的现状与开展趋势上制浆造纸消费的自动控制，过去应用的范围特别有限，主要集中在制浆经过的部分简单仪表控制和纸机的电气传动控制方面，大量的控制内容是通过现场人工调整实现的。改革开放以来，通过国外先进技术产品的引进，以及借鉴相关行业自动控制方面的经历，自动控制在造纸消费中逐步得到了应用,正朝着整厂集中控制的方向开展。近年来，很多厂家在消费经过的重点环节进展了自控系统的技术改造，如蒸煮控制、盘磨控制、配浆控制、上浆流送控制、纸机传动、纸机枯燥部多段通气控制热泵控制和水分定量检测等方面，获得了明显的效果。1现状及特点1.1制浆经过制浆经过的自动化控制主要集中在蒸煮、磨浆、配浆和打浆

2、的控制，主要控制参数有：液位、温度、压力、流量和浓度等。从经过控制的层面上来讲，一方面对消费经过的电动机和电磁阀进展逻辑、顺序的控制；另一方面对罐类和工艺管道上的各种阀门进展工艺参数的调节。制浆设备中，单体设备较多，由于种种原因，制浆设备本体的机电一体化产品不多，相当局部企业在制浆经过中自动化程度普遍不高。近些年盘磨、挤浆机、热分散等设备在自动化控制方面有了较大的进步，设备性能有所改善；在配浆和上浆浓度调节局部的改造较多，对进步和稳定产品质量，获得了一定效果。制浆消费的自动控制系统最初可以以为是仪表控制系统和继电器逻辑控制系统的结合，主要由二次仪表作为控制器来进展单回路或者多回路的自动控制。很

3、多厂家一直延用至今，根本上是一种独立、别离的控制。随着电子技术的开展，从20世纪80年代开场，以PLC为主流产品的控制器得到了普遍的应用。由于最初的PLC控制器以逻辑、顺序控制为主，形成了一方面采用PLC控制器进展电动机、电磁阀的联锁和控制；另一方面采用二次仪表作为控制器来进展单回路或者多回路的自动调节控制。从80年代末期开场，PLC控制器的功能和技术概念发生了重大变化，以一个经过控制系统的相貌出现；而且在组态方便性和灵敏性上有了很大改善，以其容量、速度、字长、周期等为指标，形成了系列产品，进而具备了从事复杂控制的才能。PLC控制器在制浆造纸消费的部分自动控制中得到了普遍的应用。新型操纵终端的

4、出现和CRT显示技术的进步，十分是PLC控制器通讯才能的加强，使智能的、动态的人机界面越来越多地应用在制浆消费的关键控制点，如蒸球、磨浆、配浆等局部，在被控现场配置液晶或者等离子显示真彩操纵终端，可方便的与PLC联接，融入控制器的操纵系统中。触摸式界面在用户规定的刷新时间内提供各种实时数据，显示相关状态参数、设定值与实测值，且以数字量形式或者棒图形式显示组态相关参数图形；同时，触摸式界面还具有各种操纵功能，可进展参数的设定和逻辑控制。为了在控制室可清楚地反映消费经过的整体和部分信息，利用上位计算机，对消费经过进展集中监测、操纵和治理。操纵人员可以从控制室的显示器上所显示的不同画面中，观察到消费

5、经过的状态，并在专用的操纵终端上或者直接在控制显示器上对消费经过的各项工艺参数进展控制。制浆造纸的消费经过，从控制上来讲，是一个多设备协调的联动系统，尤其是企业向着大规模化的方向开展，原有落后的控制方式越来越不能知足消费的要求。这样DCS就应运而生。DCS，即集散控制系统，又名分布式的计算机控制系统，是利用计算机技术对消费经过进展集中监测、操纵、治理和分散控制的一种新型控制技术。它是由计算机技术、信号处理技术、测量技术、通讯网络技术、CRT显示技术和人机接口技术互相浸透开展起来的。DCS集散型控制系统，从构造上讲就是将收集和控制分散在多个现场控制站，而将操纵和监视功能集中在一个或者多个操纵站。

6、它从硬件上采用标准化、模块化和系列化产品，系统上各工作站是通过网络接口相联接的，各工作站能完全独立地运行。系统的实时控制网络使系统资源分享，对系统构造组态进展在线修正、在线维修。它的突出优点是系统的硬件和软件都具有灵敏的组态和配置才能。软件的开放性尤为突出。制浆造纸消费经过的DCS控制系统包括假设干个子工段控制系统：如湿法备料及连蒸、白水回收、洗选漂、抄纸、烘缸三段通汽、上浆浓度和QCS等等。每个控制子系统既有着相对的独立性，又彼此相互联络。因此整个系统采用控制环节分散、数据处理集中的方式，即多操纵站的DCS系统。DCS通过系统总线把车间和各工段的DCS联成一个网络。各DCS子系统主要由根本I

7、/O单元、经过主站、操纵站、报警站、操纵终端、显示器、报警打印机和报告打印机组成，再加上消费现场的检测仪表和执行机以及控制中心组成一个完好的造纸消费的自动控制系统。DCS控制系统的系统构造一般分为经过控制级、自动化级和现场级。系统硬件配置一般为：工业控制计算机作为操纵员站组成上位机治理系统。大型控制器组成自动化中心控制系统。操纵显示终端作为现场人机界面。分布式远程控制站作为控制单元。经过控制级的操纵界面采用工业控制计算机，使用标准软件和网络，以实现经过诊断、经过监视、控制及信息治理。标准的显示和操纵窗口,实时显示工艺流程控制点的经过参数，操纵员可以很方便地通过动态画面，实时监视设备状态，如液位

8、上下，阀门开度、电机启停等；同时，根据该工段的工艺流程需要，及时对设备进展控制。对于调节回路有两种控制方式，即自动调节和手动调节。当点击画面上的自动手动旋转开关，可以切换自动手动方式。在自动状态下，调节回路由PLC进展控制，自动调节阀门的开度。此时，假设点击阀门，将出现提示窗口，提示此时是处于自动状态下，不能手动调节阀门。假设处于手动状态下，操纵工可以自行调节阀门开度。发现异常事件，作出提示、报警及处理命令；并可调阅与修改控制参数，远程切换工作状态，故障诊断及报表打印；也可保存消费报表及报警信息。经过控制级的PC机，通过消费治理网络，承受中心PLC的消费数据，向经营治理网络传送各类消费数据及承

9、受各类消费任务。经过控制站的控制才能至关重要，主要以控制功能块的才能、数目、组态方便性和灵敏性来衡量；经过控制站的可靠性和环境适应性同样重要，可通过冗余配置使其可靠性更高，但目前在造纸消费线的应用还很少见，其主要考虑的是其性能价格比的原因。自动化级均采用装有单处理器或者多处理器的高性能大型PLC控制器。自动化级与经过控制级的通讯由工业以太网实现。与现场级的通讯由PROFIBUS-DP通讯网络实现，作为一局部的中心控制单元，根据工艺要求控制现场设备的运行状态。完成各现场PLC所组成的子系统之间的协调控制。目前较为普遍的配置是采用大型控制器组成自动化中心控制系统，即经过控制级。系统轻易扩展和具备网

10、络通讯才能；采用分布式构造，远程智能化接口提供了各种电压和保护等级的数字、模拟I/O单元，可以集中放置，也可以分散安装在现场。为使人员方便操纵，并考虑到工艺工程师和控制工程师的需要，每一工段配置一台上位监控微机，作为普通级操纵员站，操纵员可通过上位机对现场设备进展操纵和控制。现场级，主要由标准的系统产品连接在现场总线上。1、现场操纵面板。操纵面板合适于分散的、与设备相关的控制和监视。不同的传动和传动组均可有标准的图形显示及一样的操纵步骤。现场操纵与显示终端以动态图形实时显示消费数据，现场操纵人员可通过触摸屏操纵现场设备。2、远程I/O站。远程I/O站通过现场控制网络、联接中心控制PLC、交换各

11、种实时信息；通过I/O口，联接智能经过控制仪、变送器等施行调节控制。根据现场设备的布局，采用分布式布局,就地实时响应消费经过事件，极大地减少了现场至控制室的电缆联线，使消费经过控制部分化、模块化，不仅进步了系统的性能，使风险系数降低，而且又有利于系统的扩展与维护。3、驱动单元，如变频控制器，调节阀等。监控系统是DCS系统的一个重要组成局部，采用的经过监控系统的特点合适于对经过事件的快速反响。经过监控系统的根本功能：图形系统：通过组态，可构成丰富多彩的动态参数控制画面。信息报警：捕捉经过信息和本地事件，将这些内容归在档案库中，并在需要时有选择地提取它们，或者直接转移到相关的经过画面上产生报警信息

12、。消费报表：提供一套报表系统，可方便地对历史数据或者即时数据组合生成用户所需的消费报表。工艺流程图：动态显示全厂工艺流程，使操纵人员能理解全厂各工艺段的运行状况，便于调度治理。设备工况运行图：动态显示各厂内设备的实时运行状态，随时理解厂内的设备及消费情况。阅读系统：在自动化系统的效劳器中，应支持310个客户的网上阅读，这样，业主在一些治理或者技术部门的办公室里，可以对整个工厂的运行情况进展阅读。系统自诊断：集成控制系统应有一套完好的自诊断功能，可以在运行中自动地诊断出系统的任何一个部件是否出现故障，并且在监控软件中及时、准确地反映出故障状态、故障时间、故障地点及相关信息。在系统或者工艺设备发生

13、故障后，I/O状态应返回到工艺要求预设置的状态上。系统操纵权限：整个监控系统应有多个操纵级别，每个级别均应有各自的用户和口令，它能防止用户越权存取显示数据和系统功能，具有相当高的平安可靠性。1.2造纸经过造纸经过的自动化控制突出地表如今纸机的传动控制方面。因纸种变化，纸机的速比变化较大，浆料配比、不同纸张特性等，使纸机车速需要有较大范围的调整；同时电网电压、频率和负荷的波动，也会引起纸机车速的变化，烘干部各段不同的加热温度，都会使纸页产生纵向的收缩，因此，要求纸机传动控制系统是一个稳定、准确、同步、协调的变速传动系统。造纸消费经过的电气传动，分为定速传动和变速传动。定速传动主要有泵类、搅拌类电

14、机，如今对于大功率定速电机的控制，已逐步推广采用具备良好起动功能的软起动控制器。由于纸机传动控制目前几乎毫无例外地采用多点分部传动的形式，客观上对自动控制系统提出了快速、准确、稳定和可靠等较高的要求；又因纸机传动在消费中的特殊重要地位，纸机电气传动控制的一般配置由较大型PLC控制单元、矢量型变频单元和消费治理计算机组成。运用PROFIBUS通讯协议构成先进的现场总线网络，传输各种消费数据，执行消费指令；控制各传动点的运行状态。近些年电气传动系统普遍采用国外进口控制装置，传动系统的稳速精度、动态响应和可靠性等方面得到了大大进步。其通讯功能强，具有多种通讯协议；参数范围广，可适用于各种应用场合；能

15、自动测试负载特性，实现系统的最优化；能通过磁通电流控制自动进展负载补偿，完善的保护功能如：过温、过压、欠压、失步、接地错误等等；如力矩控制、张力控制、卷径计算等，能知足造纸工业的各种特殊工艺要求，使长期困扰厂家的国产模拟控制装置的众多问题有了根本性的改变，进步了消费效益。目前传动系统已由最初的模拟控制向全数字网络通讯方向过渡，后者分辨率更高、控制更准确，同时，作为整厂集中控制系统的一个子系统，便于与其它有关局部通过数据网络联接，因此，一些著名品牌高档次的控制器正越来越多地得到应用。与制浆经过所不同的是，纸机本体设备如：流浆箱、压光机、卷纸机、切纸机、复卷机等，设备本体装备的自动化技术程度是较高的。理论证实，纸机主传动系统自普遍采用数字式驱动装置以来，控制精度和系统的平安可靠性得到了极大进步，已完全可以知足纸机向大型、高速开展的需要。除此而外，上浆系统、蒸汽冷凝水系统、真空系统、损纸系统、涂料制备系统等控制也是特别重要的。QCS纸页质量检测控制系统是一种新型高技术产品，是纸机控制纸页质量的最有效的手段。目前国外产品占主要地位，国内研究开发多年，与国外产品尚有较大差距。目前在大中型纸机上的应用还是较为普遍的，为监测纸页水分定量，把握工艺参数提供了很大帮助；便于产品质量的控制。但由于种种原因，绝大局部并未与上浆浓度和烘缸温度实现真正意义上的闭环自动控制。