DCS 在再造煙葉薄片生產的設計及應用

王浩WANG Hao；喻世濤YU Shi-tao；段州君DUAN Zhou-jun；李栓LI Shuan；伍銳WU Rui；周麗ZHOU Li；肖春艷XIAO Chun-yan； 陳麗舟CHEN Li-zhou

（①湖北中煙工業有限責任公司，武漢 430040；②湖北新業煙草薄片開發有限公司，武漢 430056；③重組煙葉應用技術研究湖北省重點實驗室，武漢 430040）

0 引言

煙草薄片又稱重組煙葉、均質煙葉，主要由煙末、碎片、煙梗或低次煙葉加入膠粘劑和其他添加劑等組成[1]。煙草原料先用水進行萃取，不溶性物質經制漿及上網后形成基片，水溶性萃取物經過精制濃縮后，對基片在施膠機進行涂布處理，經干燥、切片、打包后形成成品，造紙法所生產的薄片，薄片強大高、吸水性好、定量輕、燃燒速率高、生成焦油量低等優點，適于較大規模生產[2-3]。目前國、內外各再造煙葉薄片線上處理過程中，對薄片加工生產工藝控制是一種必不可少的加工工藝，國內薄片加工企業普遍自動化程度過低[4]。本文以某再造煙葉薄片生產工藝為例，通過工藝描述及分析，確認主要控制點位，完成整套DCS 控制系統模型搭建，通過實際運行驗證，可明顯提升生產線自動化控制水平。

1 再造煙葉薄片生產工藝及關鍵控制點分析

再造煙葉薄片生產工藝可分為7 個工段。原料煙梗投料后風送至提取工段洗提一體機進行洗梗，洗梗后泵送至解纖機進行解纖。漿板經無水解纖后，與煙末一起從原有車間風送至提取工段高濃碎漿機。煙梗解纖后擠干后，進入高濃碎漿機內與煙末、外纖一起進行混合提取。一次提取完成后，經泵送至三級逆流提取及擠干機進一步提取，并進行固液分離。固液分離出來的液相即提取液，送精制濃縮工段，經過濾、反應、離心除渣后送MVR 進行蒸發濃縮。濃縮至45%的濃縮液，送香料調配工段，與香料按比例調配為涂布液。固液分離出來的固形物纖維，經稀釋、除渣后，送至低濃組合磨漿機磨漿。合格漿料經調濃后送至紙機網部，通過網部脫水成型、靴式壓榨脫水、小缸干燥脫水成為基片，基片經涂布機涂布后進入烘箱干燥。烘干后的薄片經冷卻后進入切片機切片成型，然后經烘片、貯片送至預壓打包線裝箱打包，預壓打包后的成品煙箱送至外租成品庫存放，工藝流程見圖1。經工藝流程分析，可以得到各個工藝段的控制要點見表1。

圖1 工藝流程圖

表1 關鍵工藝段控制要點

2 DCS 架構搭建及實現

DCS 是分布式控制系統（distributed control system）的簡稱，它是由回路儀表控制系統發展而來，是在計算機、通訊、控制等技術迅速發展的基礎上產生的，是一個集合了計算機，通訊，顯示和控制的由過程控制和過程監控的計算機系統[5-6]。對生產線上所有自控儀表數據、公用記錄、設備輸出數據進行集中采集，并在控制室集中顯示或報警，需要控制的參數由操作員站或現場觸摸屏輸出相應的控制信號，對現場設備和儀表進行控制，現場信號經硬線連接至DCS 機柜室的I/O 柜，由DCS 系統集中控制[7]。

經對工藝分析，確定各個工藝段控制點、控制運算方案、系統硬件配置。采用SIMATIC PCS 7 系統，具有高可靠性、安全性、可擴充性和開放性（包括橫向集成擴充和縱向集成擴充）等特點；系統采用Windows 視窗風格，及易于理解的組態和編程工具；系統支持OPC 開放標準和現場總線技術標準，DCS 可連接3 QCS（OPC+硬線），傳動系統（profibus DP），MES（OPC），并通過PROFINET 連接含1 獨立PLC 的設備, 馬達控制中心（MCC）的智能型控制器。針對關鍵設備和生產過程設置現場工藝視頻監控系統，DCS 系統可以“一鍵”調用現場工藝視頻監控系統中的攝像機，顯示監控畫面或操作員畫面。為各工段生產過程提供現場的人機操作界面。可在控制室通過操作員站對整個生產過程進行實時監控，實現自動化生產。工廠總線采用冗余的環網結構，服務器冗余配置。光纖環網的總線架構采用先進千兆以太網和快速以太網技術，具有高抗噪聲干擾性和高可靠性，同時使用順序控制自動連續生產，實時監控生產狀態，所有的自檢、點火等步驟由軟件自動完成。架構圖見圖2，搭建實際運行的組態圖見圖3。

圖2 架構圖

圖3 實際運行組態面

3 結語

本文系統介紹并分析了DCS 系統及再造煙葉薄片生產加工工藝，并對各個工藝段的關鍵控制點進行分析，確定各個工藝段控制點、控制運算方案、系統硬件配置，完成整套DCS 控制系統模型搭建，通過實際運行驗證，可明顯提升生產線自動化控制水平，為再造煙葉薄片自動化提升提供了可靠的技術方案。[8]