國產(chǎn)DCS在制漿造紙保壓控制中的應(yīng)用

于 波 徐勤梅

(1.吉林化工學(xué)院，吉林 吉林 132022；2.吉林化纖股份有限公司，吉林 吉林 132022)

制漿造紙工藝在我國有悠久的發(fā)展歷史，但是其傳統(tǒng)工藝多數(shù)采用手動控制。近幾年，竹漿造紙生產(chǎn)工藝興起，同時由于竹漿在紡織行業(yè)的廣泛應(yīng)用，對竹漿質(zhì)量的要求越來越高，對竹漿的成本控制也有了更高的要求。因此，各制漿造紙廠家紛紛考慮使用自動控制，以降低成本并提高竹漿質(zhì)量。采用進(jìn)口DCS和相關(guān)工藝控制包的一次性投入成本非常高，系統(tǒng)對操作人員的素質(zhì)要求也很高。鑒于此，湖南TOP公司首次采用了國產(chǎn)DCS，采用自行設(shè)計(jì)的工藝控制包，實(shí)現(xiàn)制漿造紙工藝的自動控制，筆者將重點(diǎn)介紹制漿造紙保壓自控系統(tǒng)的控制邏輯、硬件配置、連接方法和軟件組態(tài)。

1 國產(chǎn)DCS在制漿造紙工藝上的相關(guān)應(yīng)用①

1.1 硬件配置

某制漿造紙工藝的自控系統(tǒng)核心DCS的硬件配置包括：服務(wù)器一臺、操作站3臺，二者均采用Dell商用機(jī)，CPU主頻2.4GHz；控制器一對、網(wǎng)關(guān)機(jī)一臺、采集卡12對、數(shù)字量卡10塊，模擬量輸入卡30塊、輸出卡10塊；控制柜和匯線槽柜10面；打印機(jī)一臺。系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議，通過交換機(jī)與控制站通信。

1.2 組態(tài)

1.2.1控制組態(tài)應(yīng)用

某制漿造紙的DCS組態(tài)軟件為ECS-100，此前國內(nèi)沒有將ECS-100應(yīng)用于制漿工藝的先例，因而沒有可用來參考的邏輯和調(diào)節(jié)回路。這就要求技術(shù)人員要針對制漿控制系統(tǒng)重新開發(fā)相關(guān)的功能模塊、邏輯和調(diào)節(jié)回路，如對制漿壓力控制過程的保壓和升壓過程進(jìn)行研究，并開發(fā)相關(guān)的邏輯與調(diào)節(jié)回路。

控制站的組態(tài)具體包括：

a. 硬件配置，將控制器與相關(guān)卡件連接，卡件與信號采集卡連接，控制器與工程師站服務(wù)器以及操作站連接；

b. I/O點(diǎn)的分配；

c. 按照設(shè)計(jì)的I/O表對I/O卡件的每個通道的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如量程、單位及注釋等；

d. 回路組態(tài)，包括測量回路、控制回路及邏輯回路等的組態(tài)，對于復(fù)雜控制回路還要同時編制選用符合工藝控制、調(diào)節(jié)回路、命名及參數(shù)設(shè)定等方面的內(nèi)容。

1.2.2操作流程控制畫面上的組態(tài)應(yīng)用

國產(chǎn)ECS-100 DCS操作站的組態(tài)包括：流程圖畫面組態(tài)；趨勢記錄(定義趨勢組、趨勢點(diǎn)及采樣周期等)；控制組分配組態(tài)；編制配方表格，包括進(jìn)入邏輯編制的報表，分為班報、日報及月報等多種類型。滿足遠(yuǎn)程控制真實(shí)反映現(xiàn)場動作要求，在操作畫面上顯示的數(shù)值與現(xiàn)場控制閥的實(shí)際指示必須相同，以保證遠(yuǎn)程控制的真實(shí)性。還要求具有實(shí)時趨勢顯示功能，以便及時查詢各時刻的數(shù)值，便于分析。組態(tài)操作界面上的聲光報警，對報警進(jìn)行分級處理，不同級別采用不同的聲音和色彩，以警示并提醒操作員及時作出判斷、分析和處理，減少故障及誤操作等引發(fā)的事故。分畫面處理，在主流程畫面上設(shè)置分畫面，對流程畫面下的具體設(shè)備和工藝參數(shù)進(jìn)行及時觀測與操作，提高了控制過程的精準(zhǔn)度、連續(xù)性和可觀察性。操作命令界面化，即將操作命令用中文形式在流程界面上顯示，讓操作員方便了解操作過程，在全自動控制解鎖的情況下不至于產(chǎn)生誤操作，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定安全生產(chǎn)。

操作站的組態(tài)流程畫面要清楚地反應(yīng)現(xiàn)場流程，真實(shí)展現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)，流程管線清晰區(qū)分流動的不同介質(zhì)，控制線用點(diǎn)劃線或虛線，介質(zhì)管線用實(shí)線。按照標(biāo)準(zhǔn)，綠、紅、黃色分別為執(zhí)行設(shè)備的運(yùn)行、停止、故障狀態(tài)；在監(jiān)測點(diǎn)附近清晰顯示相關(guān)計(jì)量設(shè)備檢測的準(zhǔn)確實(shí)際值；流程圖的管線，紅、綠色分別表示蒸汽和水；對于控制調(diào)節(jié)回路，要求監(jiān)測點(diǎn)和顯示調(diào)節(jié)用點(diǎn)劃線或虛線連接，以便區(qū)分表示調(diào)節(jié)和顯示的監(jiān)測點(diǎn)。

2 典型應(yīng)用

2.1 蒸煮保壓控制

制漿造紙工藝中還沒有采用國產(chǎn)DCS的先例，湖南TOP公司自主研發(fā)，采用自行研發(fā)的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)制漿造紙生產(chǎn)過程的自動控制。制漿造紙工藝控制中的一個難點(diǎn)是：蒸煮工藝過程的升壓過程不是關(guān)鍵，關(guān)鍵是升到的壓力要保持住，而這個工藝在蒸煮過程中會因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生假壓，因此要在自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時予以區(qū)分，同時保持住需要保持的真實(shí)壓力并釋放掉假壓。制漿造紙蒸煮過程的保壓控制系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 制漿造紙蒸煮過程的保壓控制系統(tǒng)

2.2 保壓控制的實(shí)現(xiàn)

保壓過程控制的是壓力PIC102，正常生產(chǎn)過程中這個壓力要與溫度對應(yīng)，控制在一個相對恒定的值。正常情況下，蒸汽壓力會隨著溫度的升高而增大，但是由于生產(chǎn)反應(yīng)過程中有一些氣體釋放，所以會產(chǎn)生假壓，即溫度很低但是壓力卻很高，因此判斷假壓的過程是實(shí)現(xiàn)保壓自動控制的關(guān)鍵。正常溫度下的壓力是合理的，只有存在假壓時，需將虛假高壓釋放，然后保持溫度上升并使壓力增大，進(jìn)而保證制漿工藝中蒸煮過程的質(zhì)量。筆者設(shè)計(jì)的保壓控制的組態(tài)邏輯如圖2所示，實(shí)現(xiàn)假壓判斷與控制的控制模塊如圖3所示。

圖2 保壓控制組態(tài)邏輯

圖3 假壓判斷與控制模塊

通過軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了蒸煮過程的升壓、保壓和假壓識別釋放的自動控制過程，保證了蒸煮后竹漿的質(zhì)量。其中保壓控制的部分程序代碼如下：

If link then

(*if PI>T_PI+P_div then*)

If PI>=0.625 then

TV36RMP=OFF;

EmsOP_TV36=OFF;

EmsCL_TV36=ON;

OP_PV02=OFF;

CL_PV02=OFF;

EmsCL_PV02=OFF;

ALM=ON;

ELSEIF PI>=0.5625 AND PI<0.625 THEN

TV32RMP=OFF;

EmsOP_TV32=OFF;

EmsCL_TV32=ON;

IF PV02ZI<=UPlim2PV02 THEN

OP_PV02=ON;

CL-PV02=OFF;

EmsCL_PV02=OFF;

EmsOP_PV02=OFF;

K_PV022=K2_PV02;

K_PV021=K2_PV02;

UPlim_PV02=UPlim2PV02;

DNlin_PV02=0;

ELSEIF PV02AI>UPlim2PV02+0.01 THEN

OP_PV02=OFF;

CL_PV02=ON;

EmsCL_PV02=OFF;

EmsOP_PV02=OFF;

K_PV022=K2_PV02;

K_PV021=K2_PV02;

UPlim_PV02=1;

DNlim_PV02=UPlim2PV02;

END_IF;

ELSEIF PI>=0.53125 AND PI<0.5625 THEN

TV32RMP=OFF;

EmsOP_TV32=OFF;

3 結(jié)束語

將國產(chǎn)DCS應(yīng)用于制漿造紙自控過程中，突破了制漿造紙蒸煮行業(yè)全部使用進(jìn)口DCS的局面。在某竹漿造紙自控系統(tǒng)中已運(yùn)行近一年，系統(tǒng)操作方便、易于掌握，而且維護(hù)簡單，同時生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，降低企業(yè)運(yùn)行成本。