國(guó)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(guó)有悠久的發(fā)展歷史，但是其傳統(tǒng)工藝多數(shù)采用手動(dòng)控制。近幾年，竹漿造紙生產(chǎn)工藝興起，同時(shí)由于竹漿在紡織行業(yè)的廣泛應(yīng)用，對(duì)竹漿質(zhì)量的要求越來(lái)越高，對(duì)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(dòng)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(duì)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(guó)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(dòng)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(guó)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(tái)、操作站3臺(tái)，二者均采用Dell商用機(jī)，CPU主頻2.4GHz；控制器一對(duì)、網(wǎng)關(guān)機(jī)一臺(tái)、采集卡12對(duì)、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(tái)。系統(tǒng)采用TCP/IP協(xié)議，通過(guò)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(guó)內(nèi)沒(méi)有將ECS-100應(yīng)用于制漿工藝的先例，因而沒(méi)有可用來(lái)參考的邏輯和調(diào)節(jié)回路。這就要求技術(shù)人員要針對(duì)制漿控制系統(tǒng)重新開(kāi)發(fā)相關(guān)的功能模塊、邏輯和調(diào)節(jié)回路，如對(duì)制漿壓力控制過(guò)程的保壓和升壓過(guò)程進(jìn)行研究，并開(kāi)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(hào)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(duì)I/O卡件的每個(gè)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(cè)量回路、控制回路及邏輯回路等的組態(tài)，對(duì)于復(fù)雜控制回路還要同時(shí)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(huà)面上的組態(tài)應(yīng)用

國(guó)產(chǎn)ECS-100 DCS操作站的組態(tài)包括：流程圖畫(huà)面組態(tài)；趨勢(shì)記錄(定義趨勢(shì)組、趨勢(shì)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(bào)表，分為班報(bào)、日?qǐng)?bào)及月報(bào)等多種類(lèi)型。滿足遠(yuǎn)程控制真實(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)作要求，在操作畫(huà)面上顯示的數(shù)值與現(xiàn)場(chǎng)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(shí)趨勢(shì)顯示功能，以便及時(shí)查詢各時(shí)刻的數(shù)值，便于分析。組態(tài)操作界面上的聲光報(bào)警，對(duì)報(bào)警進(jìn)行分級(jí)處理，不同級(jí)別采用不同的聲音和色彩，以警示并提醒操作員及時(shí)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(huà)面處理，在主流程畫(huà)面上設(shè)置分畫(huà)面，對(duì)流程畫(huà)面下的具體設(shè)備和工藝參數(shù)進(jìn)行及時(shí)觀測(cè)與操作，提高了控制過(guò)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(guò)程，在全自動(dòng)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(huà)面要清楚地反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)流程，真實(shí)展現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，流程管線清晰區(qū)分流動(dòng)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(cè)點(diǎn)附近清晰顯示相關(guān)計(jì)量設(shè)備檢測(cè)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(duì)于控制調(diào)節(jié)回路，要求監(jiān)測(cè)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(cè)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(méi)有采用國(guó)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(guò)程的自動(dòng)控制。制漿造紙工藝控制中的一個(gè)難點(diǎn)是：蒸煮工藝過(guò)程的升壓過(guò)程不是關(guān)鍵，關(guān)鍵是升到的壓力要保持住，而這個(gè)工藝在蒸煮過(guò)程中會(huì)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(shí)予以區(qū)分，同時(shí)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(guò)程的保壓控制系統(tǒng)如圖1所示。

圖1 制漿造紙蒸煮過(guò)程的保壓控制系統(tǒng)

2.2 保壓控制的實(shí)現(xiàn)

保壓過(guò)程控制的是壓力PIC102，正常生產(chǎn)過(guò)程中這個(gè)壓力要與溫度對(duì)應(yīng)，控制在一個(gè)相對(duì)恒定的值。正常情況下，蒸汽壓力會(huì)隨著溫度的升高而增大，但是由于生產(chǎn)反應(yīng)過(guò)程中有一些氣體釋放，所以會(huì)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(guò)程是實(shí)現(xiàn)保壓自動(dòng)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(shí)，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(guò)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(guò)軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了蒸煮過(guò)程的升壓、保壓和假壓識(shí)別釋放的自動(dòng)控制過(guò)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(yǔ)

將國(guó)產(chǎn)DCS應(yīng)用于制漿造紙自控過(guò)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(jiǎn)單，同時(shí)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。