DCS 在再造煙葉薄片生產(chǎn)的設(shè)計(jì)及應(yīng)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(yè)有限責(zé)任公司，武漢 430040；②湖北新業(yè)煙草薄片開發(fā)有限公司，武漢 430056；③重組煙葉應(yīng)用技術(shù)研究湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430040）

0 引言

煙草薄片又稱重組煙葉、均質(zhì)煙葉，主要由煙末、碎片、煙?；虻痛螣熑~加入膠粘劑和其他添加劑等組成[1]。煙草原料先用水進(jìn)行萃取，不溶性物質(zhì)經(jīng)制漿及上網(wǎng)后形成基片，水溶性萃取物經(jīng)過精制濃縮后，對(duì)基片在施膠機(jī)進(jìn)行涂布處理，經(jīng)干燥、切片、打包后形成成品，造紙法所生產(chǎn)的薄片，薄片強(qiáng)大高、吸水性好、定量輕、燃燒速率高、生成焦油量低等優(yōu)點(diǎn)，適于較大規(guī)模生產(chǎn)[2-3]。目前國(guó)、內(nèi)外各再造煙葉薄片線上處理過程中，對(duì)薄片加工生產(chǎn)工藝控制是一種必不可少的加工工藝，國(guó)內(nèi)薄片加工企業(yè)普遍自動(dòng)化程度過低[4]。本文以某再造煙葉薄片生產(chǎn)工藝為例，通過工藝描述及分析，確認(rèn)主要控制點(diǎn)位，完成整套DCS 控制系統(tǒng)模型搭建，通過實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證，可明顯提升生產(chǎn)線自動(dòng)化控制水平。

1 再造煙葉薄片生產(chǎn)工藝及關(guān)鍵控制點(diǎn)分析

再造煙葉薄片生產(chǎn)工藝可分為7 個(gè)工段。原料煙梗投料后風(fēng)送至提取工段洗提一體機(jī)進(jìn)行洗梗，洗梗后泵送至解纖機(jī)進(jìn)行解纖。漿板經(jīng)無水解纖后，與煙末一起從原有車間風(fēng)送至提取工段高濃碎漿機(jī)。煙梗解纖后擠干后，進(jìn)入高濃碎漿機(jī)內(nèi)與煙末、外纖一起進(jìn)行混合提取。一次提取完成后，經(jīng)泵送至三級(jí)逆流提取及擠干機(jī)進(jìn)一步提取，并進(jìn)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(jīng)過濾、反應(yīng)、離心除渣后送MVR 進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。濃縮至45%的濃縮液，送香料調(diào)配工段，與香料按比例調(diào)配為涂布液。固液分離出來的固形物纖維，經(jīng)稀釋、除渣后，送至低濃組合磨漿機(jī)磨漿。合格漿料經(jīng)調(diào)濃后送至紙機(jī)網(wǎng)部，通過網(wǎng)部脫水成型、靴式壓榨脫水、小缸干燥脫水成為基片，基片經(jīng)涂布機(jī)涂布后進(jìn)入烘箱干燥。烘干后的薄片經(jīng)冷卻后進(jìn)入切片機(jī)切片成型，然后經(jīng)烘片、貯片送至預(yù)壓打包線裝箱打包，預(yù)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(jīng)工藝流程分析，可以得到各個(gè)工藝段的控制要點(diǎn)見表1。

圖1 工藝流程圖

表1 關(guān)鍵工藝段控制要點(diǎn)

2 DCS 架構(gòu)搭建及實(shí)現(xiàn)

DCS 是分布式控制系統(tǒng)（distributed control system）的簡(jiǎn)稱，它是由回路儀表控制系統(tǒng)發(fā)展而來，是在計(jì)算機(jī)、通訊、控制等技術(shù)迅速發(fā)展的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，是一個(gè)集合了計(jì)算機(jī)，通訊，顯示和控制的由過程控制和過程監(jiān)控的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)[5-6]。對(duì)生產(chǎn)線上所有自控儀表數(shù)據(jù)、公用記錄、設(shè)備輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行集中采集，并在控制室集中顯示或報(bào)警，需要控制的參數(shù)由操作員站或現(xiàn)場(chǎng)觸摸屏輸出相應(yīng)的控制信號(hào)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和儀表進(jìn)行控制，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)經(jīng)硬線連接至DCS 機(jī)柜室的I/O 柜，由DCS 系統(tǒng)集中控制[7]。

經(jīng)對(duì)工藝分析，確定各個(gè)工藝段控制點(diǎn)、控制運(yùn)算方案、系統(tǒng)硬件配置。采用SIMATIC PCS 7 系統(tǒng)，具有高可靠性、安全性、可擴(kuò)充性和開放性（包括橫向集成擴(kuò)充和縱向集成擴(kuò)充）等特點(diǎn)；系統(tǒng)采用Windows 視窗風(fēng)格，及易于理解的組態(tài)和編程工具；系統(tǒng)支持OPC 開放標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，DCS 可連接3 QCS（OPC+硬線），傳動(dòng)系統(tǒng)（profibus DP），MES（OPC），并通過PROFINET 連接含1 獨(dú)立PLC 的設(shè)備, 馬達(dá)控制中心（MCC）的智能型控制器。針對(duì)關(guān)鍵設(shè)備和生產(chǎn)過程設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)工藝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，DCS 系統(tǒng)可以“一鍵”調(diào)用現(xiàn)場(chǎng)工藝視頻監(jiān)控系統(tǒng)中的攝像機(jī)，顯示監(jiān)控畫面或操作員畫面。為各工段生產(chǎn)過程提供現(xiàn)場(chǎng)的人機(jī)操作界面?？稍诳刂剖彝ㄟ^操作員站對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。工廠總線采用冗余的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，服務(wù)器冗余配置。光纖環(huán)網(wǎng)的總線架構(gòu)采用先進(jìn)千兆以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)技術(shù)，具有高抗噪聲干擾性和高可靠性，同時(shí)使用順序控制自動(dòng)連續(xù)生產(chǎn)，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)狀態(tài)，所有的自檢、點(diǎn)火等步驟由軟件自動(dòng)完成。架構(gòu)圖見圖2，搭建實(shí)際運(yùn)行的組態(tài)圖見圖3。

圖2 架構(gòu)圖

圖3 實(shí)際運(yùn)行組態(tài)面

3 結(jié)語

本文系統(tǒng)介紹并分析了DCS 系統(tǒng)及再造煙葉薄片生產(chǎn)加工工藝，并對(duì)各個(gè)工藝段的關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行分析，確定各個(gè)工藝段控制點(diǎn)、控制運(yùn)算方案、系統(tǒng)硬件配置，完成整套DCS 控制系統(tǒng)模型搭建，通過實(shí)際運(yùn)行驗(yàn)證，可明顯提升生產(chǎn)線自動(dòng)化控制水平，為再造煙葉薄片自動(dòng)化提升提供了可靠的技術(shù)方案。[8]