Da vinci IntelliMap軟件在 特種紙機上的應(yīng)用

陸 平

(牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司,黑龍江牡丹江,157013)

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·橫向定量控制軟件·

Da vinci IntelliMap軟件在 特種紙機上的應(yīng)用

陸 平

(牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司,黑龍江牡丹江,157013)

介紹了Da vinci IntelliMap橫向控制優(yōu)化軟件的技術(shù)特點,以及該軟件在牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司特種紙機上的應(yīng)用情況。詳細總結(jié)了Da vinci IntelliMap軟件的各種功能、使用方法和注意事項。

橫向控制；質(zhì)量控制系統(tǒng)；橫向控制優(yōu)化

Abstract：CD control; QCS; CD control optimization

牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司是國內(nèi)五大卷煙紙生產(chǎn)廠家之一,至今已有60多年生產(chǎn)卷煙紙的歷史。先后全套引進了8條國際先進的卷煙配套用紙生產(chǎn)線,其中兩條具有橫向定量控制系統(tǒng),一條是福伊特公司生產(chǎn)線,年生產(chǎn)能力1.2萬t卷煙紙,橫向定量控制采用36點流漿箱唇板控制。一條是阿里曼德公司生產(chǎn)線,年生產(chǎn)能力2萬t卷煙紙,橫向定量控制采用中央布漿器57個稀釋水閥門控制。眾所周知，質(zhì)量控制系統(tǒng)(QCS)的橫向控制非常重要，也是紙機生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紙的瓶頸。在特種紙生產(chǎn)中,常常因為橫向控制不好導(dǎo)致紙張質(zhì)量達不到工藝要求,造成產(chǎn)品合格率的下降。在采用霍尼韋爾公司Da vinci IntelliMap軟件對橫向定量(也可控制橫向水分)控制系統(tǒng)進行優(yōu)化后,有效地解決了這個生產(chǎn)瓶頸,從而提高了產(chǎn)品合格率。

橫向定量優(yōu)化工作一般在開機調(diào)試的時候或是定期由專責(zé)工程師進行優(yōu)化調(diào)試。如果優(yōu)化調(diào)試不成功則會影響產(chǎn)品質(zhì)量,所以這項工作非常重要。本文著重介紹了Da vinci IntelliMpa軟件優(yōu)化橫向定量控制系統(tǒng)的方法和注意事項。在這里需要指出的是每條生產(chǎn)線裝有兩套QCS掃描系統(tǒng),分別安裝在施膠機和卷曲機的前側(cè)。實踐證明特種紙的橫向控制,用卷曲機前側(cè)的QCS掃描架進行采樣控制的效果比用施膠機前側(cè)QCS掃描架采樣控制效果要好,這與其他紙機采樣控制可能有所不同。

1 橫向控制的重要性和橫向控制優(yōu)化軟件介紹

從紙張過程控制的角度來講,分為橫向控制和縱向控制。橫向定量和縱向定量是紙張重要的工藝控制參數(shù)?？v向控制比較成熟常用,所以縱向定量也比較好控制[1-2]。但是橫向定量控制中2σ值的控制,往往是高車速、寬紙幅、特種紙機的生產(chǎn)瓶頸，所以橫向控制在該類紙機上尤為重要。

霍尼韋爾Da vinci IntelliMap軟件(以下簡稱IntelliMap軟件)是橫向控制優(yōu)化軟件，是一個橫向自動調(diào)整工具。在初次使用時需要安裝IntelliMap軟件和對IntelliMap軟件進行數(shù)據(jù)配置。在橫向控制優(yōu)化過程中,通過QCS對紙張絕干定量采樣和先進的算法過程,建立一個橫向優(yōu)化過程模型。從而生成橫向執(zhí)行器的響應(yīng)時間和每個橫向執(zhí)行器與相應(yīng)紙張區(qū)域?qū)R關(guān)系以及整幅紙面的收縮率，然后把上述參數(shù)下載到QCS軟件系統(tǒng)中,QCS橫向控制系統(tǒng)根據(jù)這些參數(shù)進行紙張橫向控制。

圖1 主頁導(dǎo)航

2 校準和優(yōu)化系統(tǒng)

本文著重介紹橫向優(yōu)化軟件的使用方法,IntelliMap軟件的使用包括以下5個部分。

2.1 設(shè)定擾動格局和擾動測試配置。

2.2 運行擾動測試和識別過程模型參數(shù)。

2.3 對齊的執(zhí)行情況，即一旦生成IntelliMap軟件過程模型,就對橫向執(zhí)行器進行校準更新。

2.4 橫向控制器調(diào)整,IntelliMap軟件會根據(jù)每個橫向執(zhí)行器的性能自動生成完整參數(shù)列表。

2.5 調(diào)整實施,調(diào)整好橫向控制器的參數(shù)列表后下載到每個橫向執(zhí)行器中。

上述5個部分可以通過圖1所示的IntelliMap軟件主頁導(dǎo)航按鈕(Main navigation buttons)完成。

3 橫向擾動測試

在運行IntelliMap軟件之前,除了配置許可證license外,首先將裝有這個軟件電腦連接到QCS一個網(wǎng)絡(luò)平臺上,并進行IP地址配置,方可具備這個軟件運行條件。軟件打開的主界面如圖1所示,為了調(diào)整好紙機的橫向控制系統(tǒng),應(yīng)該根據(jù)紙機的橫幅寬度和橫向執(zhí)行器的個數(shù)設(shè)定好一個橫向優(yōu)化過程模型。點擊圖1界面右側(cè)最上面的藍色“Bump Test Configuration”按鈕會顯示如圖2所示的Bump Test Configuration模型的界面。

3.1 在Bump Test Configuration 界面中的CD Bump Excitation Profile畫面中,通過選擇黃色的交叉線來選擇擾動執(zhí)行器在橫幅界面的位置和個數(shù)。

3.2 在“Amplitude to Apply”數(shù)據(jù)框中輸入擾動幅值,一般幅值是20左右,原則上幅值越大效果越好。

3.3 點擊“Apply New Bump”按鈕,在“CD Bump Excitation Profile”畫面中就會建立一個預(yù)設(shè)好的橫向優(yōu)化模型。

3.4 在“Current and Predicted High-Resolution Profiles”畫面中,可以檢測到擾動執(zhí)行器在橫幅的位置(白色)。一般情況下,要想得到好的測試結(jié)果,可以適當增大擾動幅值,從而保證控制參數(shù)準確性。在這個階段會生產(chǎn)出一些廢品。

3.5 用3.1設(shè)定擾動的方式可以任意進行擾動設(shè)置,也可以利用自動產(chǎn)生擾動的模式。如果想得到更多的擾動,可以選擇“2-Sided”選項生成上下同幅值擾動。

3.6 除了用3.1設(shè)定擾動的方式外,也可通過“Bump Interval”選擇好每隔幾個執(zhí)行器產(chǎn)生一個擾動,在點擊 “Auto Generate”按鈕自動生成多個擾動。

3.7 通過“Current and Predicted High-Resolution Profiles”畫面可以檢查或重新評估擾動的效果。

3.8 在“MD Bump Test Excitation Pattern”畫面中,可以通過“Baseline”和“Rise Time”來設(shè)定QCS對擾動執(zhí)行后的掃描采樣次數(shù)?！癇aseline”是系統(tǒng)進入穩(wěn)定之前定量采樣掃描次數(shù),“Rise Time”是系統(tǒng)進入穩(wěn)定之后開始掃描的采樣次數(shù)。如果想得到更準確的優(yōu)化結(jié)果,就需要更多的掃描采樣次數(shù)。

3.9 在“MD Bump Test Excitation Pattern”畫面中,通過“MD Bump Pattern”下拉菜單選擇Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ模式的橫向優(yōu)化模型。選擇的級別越高需要掃描的周期就越長。

3.10 當感到針對當前的系統(tǒng)設(shè)定的優(yōu)化擾動過程模型滿意時,可以點擊“Process Identification”按鈕返回主畫面,就可以進行擾動測試和監(jiān)視了。

4 運行擾動測試和鑒別過程模型參數(shù)

在已經(jīng)成功設(shè)定好橫向優(yōu)化擾動數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上,系統(tǒng)開始運行，圖3所示為擾動模型曲線和鑒別過程模型。具體步驟如下。

圖2 Bump Test Configuration模型

圖3 擾動模型曲線和鑒別過程模型

4.1 首先在QCS操作站或工程師站將橫向執(zhí)行器閥門投到自動狀態(tài),等待幾分鐘系統(tǒng)穩(wěn)定后開始運行。

4.2 通過點擊“Process Identification”界面左下角“Start Bump Test”按鈕,即可啟動橫向優(yōu)化軟件運行。

4.3 執(zhí)行4.2步后會彈出“Start Bump Test”對話框,點擊“OK”即可啟動橫向優(yōu)化軟件運行。

4.4 在“Process Identification”界面的右上角的“MD Bump Test Excitation Pattern”紅色棒圖顯示掃描采樣進程,直到橫向擾動測試完成。

4.5 在“Process Identification”界面左下角的“Stop Bump Test”按鈕,在任何時候可以讓橫向擾動測試停止運行。但是如果停止的過早,這個橫向優(yōu)化過程模型可能不會被識別出來。

4.6 在完成橫向優(yōu)化之后,可以在QCS操作站或工程師站把橫向執(zhí)行閥門投到閉環(huán)控制執(zhí)行“串級”控制模式。

4.7 點擊“Process Identification”界面右上角的“Automatic ID ON”按鈕可以自動識別出過程模型參數(shù)。

4.8 通過“Process Identification”界面下面的藍色“Identify Overall Model”按鈕手動識別過程模型參數(shù)。

4.9 評估橫向優(yōu)化模型成功與否,可以通過“CD Model Identification”和“Dynamic Model Identification”畫面進行判斷。白色光滑的線表示設(shè)定的模型,鋸齒狀的粉色線表示測量過程的響應(yīng)狀態(tài)。那么一個成功的優(yōu)化典范就是粉色響應(yīng)曲線與白色的設(shè)定線大致匹配。

4.10 如果不同意IntelliMap軟件自動生成的優(yōu)化模型,可以通過高級選項手動識別生成。

4.10.1 通過“Process Identification”界面下面的藍色“Spatial Model Identification”按鈕可以看出“橫向擾動模型曲線狀態(tài)”并可以對響應(yīng)曲線進行修改。

4.10.2 通過“Process Identification”界面下面的藍色“Dynamic Model Identification”按鈕可以看出圖4所示“動態(tài)擾動型曲線狀態(tài)”并可以進行修改橫向(CD)響應(yīng)時間、過程增益、上升時間、死區(qū)時間等。

4.10.3 通過“Process Identification”界面下面的藍色“Shrinkge Model Identification”按鈕，可以看出如圖5所示的“紙幅收縮率的模型”，并且可以修改對齊關(guān)系,以適應(yīng)非線性收縮關(guān)系。

4.11 當滿意橫向模型和動態(tài)模型的曲線響應(yīng)關(guān)系時，可以通過圖1所示的主頁導(dǎo)航按鈕中的“Alignment Implementation”將響應(yīng)對齊關(guān)系下載到每個橫向執(zhí)行器的控制器上。

圖4 動態(tài)擾動模型曲線

圖5 紙幅收縮率的模型

5 在運行系統(tǒng)中執(zhí)行橫向校準參數(shù)

在完成擾動優(yōu)化測試和鑒別過程模型參數(shù)后，IntelliMap軟件將算出每個橫向控制執(zhí)行器的高、低截距值和紙幅的前后紙邊值,同時會計算出紙張橫幅的收縮率,如圖6所示的橫向校準參數(shù)。在圖6界面中顯示左右兩個畫面,左面的畫面表示IntelliMap軟件計算出的各項參數(shù),右面的畫面顯示的是當前系統(tǒng)的各項參數(shù)。

5.1 在默認的情況下,IntelliMap軟件會自動設(shè)定紙幅的前后紙邊,從而確定擾動測試的參數(shù)。如果工藝上要求保持原有的紙邊,那么可以通過圖6 所示的Step1處“Manually Set Sheet Edges”開關(guān)進行手動設(shè)定。

5.2 點擊圖6右上角的“Transfer IntelliMap Alignment Parameters to Da Vinci”按鈕,會在圖6的界面上看到藍色的信息“Transfer of IntelliMap Alignment Parameters in progress…Please wait until next End of Scan”表示校準參數(shù)正在發(fā)送,請等待設(shè)定的掃描次數(shù)掃描完畢。

5.3 掃描完畢后,會得到兩種結(jié)果,這兩個結(jié)果只能選擇一個。

(1)發(fā)送成功：一旦發(fā)送參數(shù)完畢,會出現(xiàn)一個對話框“參數(shù)已經(jīng)發(fā)送到每個橫向控制器中”，這時需要注意的是參數(shù)只是發(fā)送到每個橫向控制器中,而不是保存到DSR(紙種)中。如果要是永久保存這些參數(shù),就必須在QCS操作站或工程師站點擊DSR將參數(shù)保存到DSR中。

(2)發(fā)送失敗：如果校準參數(shù)沒有發(fā)送到橫向執(zhí)行器的控制器中，執(zhí)行器中的參數(shù)沒有得到更新(比如：在發(fā)送中網(wǎng)絡(luò)中斷)。那么會出現(xiàn)紅色閃爍警告“發(fā)送的校準參數(shù)失敗”，如果是這樣就要返回到5.2步重新發(fā)送。

5.4 一旦校準參數(shù)已經(jīng)成功發(fā)送,就可以到圖1畫面右側(cè)主頁導(dǎo)航區(qū)域,點擊藍色“CD Control Tuning”按鈕,對每個執(zhí)行器進行控制調(diào)整。

6 IntelliMap軟件對橫向控制調(diào)整

如上部分所述,完成了橫向擾動測試和確定了過程數(shù)據(jù)模型。可以打開“CD Control Tuning”畫面,IntelliMap軟件會自動計算出一組如圖7所示的控制橫向執(zhí)行器設(shè)計參數(shù),從而平衡了保守控制和積極控制的關(guān)系。如果希望手動調(diào)整橫向控制參數(shù),可以通過圖7右下角淺藍色的滑動塊來回滑動,直到對紙幅的橫向偏差和執(zhí)行器的動作滿意為止。

圖6 橫向校準參數(shù)

圖7 橫向執(zhí)行器設(shè)計參數(shù)

7 在運行系統(tǒng)中執(zhí)行調(diào)整參數(shù)

這個過程與上述“5在運行系統(tǒng)中執(zhí)行橫向校準參數(shù)”基本一樣。現(xiàn)在可準備往QCS橫向控制系統(tǒng)中發(fā)送成組列表形式的橫向控制參數(shù)，并可以點擊圖1界面右側(cè)主導(dǎo)航頁面藍色“Tuning Implementation”按鈕。會出現(xiàn)如圖8所示的“Tuning Implementation(調(diào)整實施)”這個畫面包括左右兩部分。左部分包括通過IntelliMap軟件計算出調(diào)整參數(shù),右部分包括當前橫向控制器應(yīng)用的調(diào)整參數(shù)。IntelliMap軟件計算出的參數(shù)如下：消除鋸齒擾動、映射關(guān)系、擾動模型、FVDTAlpha控制器、設(shè)定執(zhí)行器的平滑值。發(fā)送IntelliMap軟件計算出的調(diào)整參數(shù)步驟如下。

7.1 在圖8畫面的右上角點擊“Transfer IntelliMap Tuning to Da Vinci”按鈕。

7.2 在圖8畫面上方看到一條藍色的信息“Transfer of IntelliMap Calculated Parameters to Da Vinci in progress… Please wait until next End of Scan”意思是“正向QCS Da vinci系統(tǒng)發(fā)送IntelliMap軟件計算出的參數(shù)……請一直等待掃描結(jié)束”

7.3 掃描結(jié)束后,會得到兩個結(jié)果。

(1)發(fā)送成功：一旦發(fā)送參數(shù)完畢,會出現(xiàn)一個對話框“參數(shù)已經(jīng)發(fā)送到每個橫向控制器中”，這時需要注意的是參數(shù)只是發(fā)送到每個橫向控制器中,而不是保存到DSR中。如果要永久保存這些參數(shù),就必須在QCS操作站或工程師站點擊DSR將參數(shù)保存到DSR中。

(2)發(fā)送失敗：如果校準參數(shù)沒有發(fā)送到橫向執(zhí)行器中,執(zhí)行器中的參數(shù)沒有得到更新(比如：在發(fā)送中網(wǎng)絡(luò)中斷)。那么會出現(xiàn)紅色閃爍警告欄“發(fā)送的校準參數(shù)失敗”,如果是這樣就要返回到上一步重新發(fā)送。

7.4 如果調(diào)整參數(shù)成功發(fā)送，則完成了用IntelliMap軟件橫向優(yōu)化的工作。

圖8 調(diào)整實施

8 結(jié) 語

在上述橫向優(yōu)化應(yīng)用描述中,詳細描述橫向定量優(yōu)化方法,沒有描述橫向水分控制優(yōu)化方法。當然IntelliMap軟件同樣適用水分橫向優(yōu)化控制。無論橫向定量控制還是橫向水分控制,主要要完成兩項工作：一是利用IntelliMap軟件找出流漿箱每個唇板控制點或稀釋水每個執(zhí)行器與QCS掃描采樣一一對應(yīng)關(guān)系,保證每個執(zhí)行器調(diào)節(jié)區(qū)域與掃描頭定量傳感器采樣對應(yīng)區(qū)域不存在偏差,從而實現(xiàn)QCS橫向有效的控制；二是利用IntelliMap軟件計算出流漿箱唇板每個控制點或是稀釋水每個執(zhí)行器控制參數(shù)和紙幅收縮率,從而保證每個執(zhí)行器對應(yīng)區(qū)域的定量波動進行有效的調(diào)節(jié)。如果對橫向控制比較有經(jīng)驗,執(zhí)行器的控制參數(shù)可以根據(jù)對紙機系統(tǒng)的了解和工作經(jīng)驗來手動調(diào)整修改,往往也會達到良好的控制效果。如果成功完成了上述工作,會在QCS橫向控制畫面上看到滿意的2σ值。

在定期優(yōu)化紙機橫向控制以后,如果不存在紙機本身系統(tǒng)問題，都可以將紙張橫向控制中的2σ值控制在0.3以下,而且這個時候特種紙的變異系數(shù)也會得到很好地改善,有效解決了生產(chǎn)中的瓶頸。

[2] HUANG Chun-yu.Automatic Control of Transverse Quantitative Paper[J].China Pulp & Paper,2004,23(1):57.黃春雨.紙張橫向定量的自動控制[J].中國造紙,2004， 23(1)：57.

[1] YANG Bo-yu.Reseach and Discussion on the Light and High Pressure in the Calecder Roll [J].China Pulp & Paper,2000,19(3):65.

(責(zé)任編輯：常 青)

Application of the Da vinci IntelliMap in a Specialty Paper Machine

LU Ping

(MudanjiangHengfengPaperCo.,Ltd.,Mudanjiang,HeilongjiangProvince,157013) (E-mail:mdj.lp@139.com)

The software technical characteristics of Da vinci IntelliMap,as well as its application in a specialty paper machine of Mudanjiang Hengfeng Paper Corporation Limited were introduced.The various functions,application methods and matters needing attention of Da vinci IntelliMap software were introduced in detail.

陸 平先生，工程師；主要從事自動化儀表系統(tǒng)維護設(shè)計工作。

2014-08-14(修改稿)

TS727+.2

A

0254-508X(2015)02-0039-06