黃義雙

（南寧糖業(yè)股份有限公司明陽糖廠 廣西南寧 530227）

DCS控制系統(tǒng)在制漿造紙生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

黃義雙

（南寧糖業(yè)股份有限公司明陽糖廠 廣西南寧 530227）

隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，造紙行業(yè)的技術(shù)工藝水平越來越高，國家在造紙行業(yè)中的技術(shù)應(yīng)用中投入了很多的發(fā)展資金，特別是DCS控制系統(tǒng)在我國制漿造紙生產(chǎn)中的應(yīng)用十分廣泛，DCS控制系統(tǒng)不僅能夠?qū)υ旒堅O(shè)備的穩(wěn)定和安全運行提供良好的技術(shù)保障，而且使造紙控制精度參數(shù)的自動化設(shè)置成為了現(xiàn)實，因此對造紙行業(yè)的DCS控制系統(tǒng)應(yīng)用進(jìn)行科學(xué)研究非常重要。

DCS控制系統(tǒng)；制漿造紙；應(yīng)用

在通常情況下，我國的造紙行業(yè)制漿造紙應(yīng)用流程主要分為制漿流程、造紙流程以及堿回收利用流程和水處理流程幾個重要的處理工序。在這些主要的生產(chǎn)制造工序中，水處理與堿回收是兩大重要的制漿造紙生產(chǎn)流程，所以從DCS系統(tǒng)的應(yīng)用實施過程來來看，主要的自動化管理與控制功能主要體現(xiàn)在水處理與堿回收這兩大重要的工藝流程階段。

1 DCS控制系統(tǒng)在制漿造紙生產(chǎn)中的應(yīng)用原理分析

常見的DCS控制系統(tǒng)[1]為羅克韋爾AB控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要控制原理就是通過系統(tǒng)對工藝設(shè)備的現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測分析，然后將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計和自動化整理，將數(shù)據(jù)信息的參數(shù)轉(zhuǎn)化為一種數(shù)據(jù)信號，然后系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信號再通過I/O映像單元展開A/D數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，同時系統(tǒng)會將自動轉(zhuǎn)化生成的信息數(shù)據(jù)通過網(wǎng)路傳輸協(xié)議發(fā)送至遠(yuǎn)程接口控制系統(tǒng)PIC[2]中，PIC系統(tǒng)設(shè)備在收到信息數(shù)據(jù)之后經(jīng)過數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站PCS的線性數(shù)據(jù)處理和濾波作用，最終將信息數(shù)據(jù)發(fā)送傳輸至PCS系統(tǒng)中的CPU中，從而系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行相關(guān)的邏輯運算和分析，數(shù)據(jù)信息在完成分析運算之后，會經(jīng)過處理器FBC系統(tǒng)將數(shù)據(jù)信息分析結(jié)果發(fā)送返回到工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場，現(xiàn)場系統(tǒng)和設(shè)備通過后臺自動控制終端的程序命令對現(xiàn)場的生產(chǎn)和管理進(jìn)行控制，如圖1流程所示。

圖1

2 DCS控制系統(tǒng)在制漿造紙生產(chǎn)中的重要性分析

與傳統(tǒng)的造紙工藝相比，現(xiàn)代化的制漿造紙生產(chǎn)過程引入了DCS控制系統(tǒng)，所以不僅高效安全、穩(wěn)定，而且生產(chǎn)管理的效率大大提升。傳統(tǒng)的造紙生產(chǎn)中，由于經(jīng)濟(jì)水平以及自動化生產(chǎn)技術(shù)工藝相對落后，所以自動化控制的應(yīng)用主要體現(xiàn)在系統(tǒng)對紙機的電氣傳動裝置控制方面和系統(tǒng)在制漿過程中的局部簡單儀表的控制等方面，大部分的生產(chǎn)流程都是通過人工操作、控制和管理實現(xiàn)的。自從改革開放之后，國外的先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)不斷引進(jìn)國內(nèi)，精密的制造設(shè)備和儀器被應(yīng)用到了我國的制漿造紙過程中，使造紙制漿的技術(shù)裝備更加先進(jìn)，市場競爭日益激烈，所以人們開始認(rèn)識到了制漿技術(shù)造紙生產(chǎn)中自動化技術(shù)應(yīng)用的重要影響作用。近年來，許多的工業(yè)生產(chǎn)商開始對我國制漿造紙生產(chǎn)中的重點環(huán)節(jié)加強技術(shù)改造和資金投入，例如在上漿流送控制、蒸煮控制以及配漿控制、紙機傳動控制和盤磨控制、水分定量檢測、紙機干燥部多段通氣控制和熱泵控制諸多的生產(chǎn)流程中實現(xiàn)了DCS控制系統(tǒng)的自動化控制管理，從實際的應(yīng)用效果來看，取得了非常顯著的應(yīng)用成效。

3 DCS控制系統(tǒng)在制漿造紙生產(chǎn)中的應(yīng)用實施過程分析

3.1 DCS控制系統(tǒng)在制漿階段的應(yīng)用分析

DCS控制系統(tǒng)在制漿階段的應(yīng)用主要體現(xiàn)在磨漿工藝、蒸煮工藝、打漿工藝以及配漿工藝中，在此過程中需要該系統(tǒng)對制漿造紙工藝系統(tǒng)的溫度以及壓力參數(shù)、液位參數(shù)、流量參數(shù)以及濃度參數(shù)等相關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)值進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制管理。在此調(diào)節(jié)與控制系統(tǒng)中，罐類以及相關(guān)管道中的閥門參數(shù)都需要受到DCS控制系統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)作用，以此同時，在制漿過程中，定速電動機以及電磁閥的邏輯控制也受到DCS控制系統(tǒng)的管控和調(diào)節(jié)作用。經(jīng)過這兩大控制和調(diào)節(jié)功能的充分發(fā)揮，保證了制漿工藝系統(tǒng)中的濃度參數(shù)以及溫度參數(shù)、流量參數(shù)、液位參數(shù)還有壓力參數(shù)都能夠達(dá)到系統(tǒng)的生產(chǎn)運行標(biāo)準(zhǔn)和要求。除此之外，DCS控制系統(tǒng)還能對制漿造紙技術(shù)工藝系統(tǒng)中的喂料螺旋機設(shè)備、蒸煮管工藝設(shè)備以及陪漿泵設(shè)備，還有上料系統(tǒng)等不同的工藝技術(shù)設(shè)備進(jìn)行變速驅(qū)動控制。我國傳統(tǒng)的制漿生產(chǎn)技術(shù)工藝系統(tǒng)與現(xiàn)代化的制漿造紙技術(shù)工藝系統(tǒng)和設(shè)備有很大的不同，傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)備是由儀表控制系統(tǒng)與繼電氣邏輯控制系統(tǒng)兩大主要的技術(shù)工藝系統(tǒng)構(gòu)成，自動化技術(shù)控制的作用主要體現(xiàn)在對工藝設(shè)備中的多回路以及單回路系統(tǒng)設(shè)備的自動化控制方面，這種控制作用是通過對二次儀表的自動化控制來實現(xiàn)的。除了自動化控制的整個流程十分復(fù)雜之外，對技術(shù)操作人員的勞動力也是極大的考驗。在20世紀(jì)末，DCS控制系統(tǒng)逐漸在我國的造紙行業(yè)中得到應(yīng)用，不僅組態(tài)結(jié)構(gòu)十分靈活，而且通過自動控制系統(tǒng)可以對制漿工藝系統(tǒng)中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和調(diào)整，并且還具有存儲參數(shù)以及終端切換、復(fù)雜控制等不同的功能，通過系統(tǒng)自動化控制，減少了人工操作。自從引入了DCS控制系統(tǒng)之后，我國的造紙工藝變的非常便捷和高效，例如配漿工序的應(yīng)用、盤磨工藝、蒸煮工序、擠漿工序都受到了自動化程序的影響作用，通過DCS控制系統(tǒng)快捷地實現(xiàn)了人機交互設(shè)計和應(yīng)用，系統(tǒng)能夠?qū)χ茲{造紙的整個生產(chǎn)過程進(jìn)行動態(tài)、實時監(jiān)控，在此過程中，再將監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋給終端計算機操控人員，整個操作運行規(guī)程變的簡潔而直觀，使DCS控制系統(tǒng)與現(xiàn)場制漿造紙工藝設(shè)備的總線有效連接，系統(tǒng)從站就是DCS控制系統(tǒng)的終端，整個系統(tǒng)連接為一個整體，使制漿造紙技術(shù)具有很高的靈活性。數(shù)據(jù)操作終端在此過程中對工藝技術(shù)設(shè)備的運行情況進(jìn)行實時管控，以多種不同的信息呈現(xiàn)方式將系統(tǒng)機械的動態(tài)分布趨勢圖直觀呈現(xiàn)在系統(tǒng)控制終端的顯示器中，以便技術(shù)操作人員對系統(tǒng)運行的故障進(jìn)行監(jiān)測和處理。

3.2 DCS控制系統(tǒng)在造紙階段的應(yīng)用分析

與制漿階段的控制作用不同，在系統(tǒng)造紙階段，DCS控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)對造紙機的傳動控制和管理，在整個造紙系統(tǒng)中，最重要的運行裝置設(shè)備是電氣傳動控制裝置，由于在造紙工藝流程中，隨著紙張厚度的變化和造紙機運行速度的不同，當(dāng)紙張的具體屬性以及紙漿的配合比例、造紙機的運行情況都發(fā)生改變時，對造紙的運行車速也應(yīng)該進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。除了這些影響因素之外，造紙廠的電力負(fù)荷、電壓的變頻速率等電力因素都會對造紙機的運行車速造成一定的干擾，從而導(dǎo)致生產(chǎn)的紙張在經(jīng)過分切以及烘干、施膠、紙張成形等工序時，受到不同程度的影響。因此，采用DCS控制系統(tǒng)之后，整個制漿造紙生產(chǎn)工藝生產(chǎn)制備流程實現(xiàn)了同步性、精確性、協(xié)調(diào)性與穩(wěn)定性，與此同時，在整個生產(chǎn)技術(shù)流程中，采用DCS控制系統(tǒng)對蒸汽冷凝水系統(tǒng)、上漿系統(tǒng)、損紙系統(tǒng)、涂料制備系統(tǒng)以及真空系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)調(diào)控，實現(xiàn)生產(chǎn)的正常運行。在一般的造紙工藝廠中，造紙機包括卷紙結(jié)構(gòu)、烘干結(jié)構(gòu)以及壓榨結(jié)構(gòu)和壓光結(jié)構(gòu)等多個不同的功能系統(tǒng)，在對這些不同功能的系統(tǒng)進(jìn)行自動化控制時，DCS控制系統(tǒng)經(jīng)過多點分布傳遞控制技術(shù)對相關(guān)元件的不同應(yīng)用功能進(jìn)行調(diào)控；這種技術(shù)可以確保造紙機運行過程的可靠性、精確性與穩(wěn)定性，因為在整個造紙系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，主要的控制節(jié)點就是造紙機，這個系統(tǒng)的正常運行主要靠矢量變頻控制單元、計算機遠(yuǎn)程控制單元以及造紙成產(chǎn)技術(shù)管理計算機等不同的電氣傳遞控制構(gòu)件運行，共同構(gòu)成了一個完整而功能強大的DCS集成控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中主要通過數(shù)字控制單元的驅(qū)動力進(jìn)行系統(tǒng)運行荷載的補償，以此不斷滿足造紙工藝的不同技術(shù)參數(shù)要求，同時還通過系統(tǒng)內(nèi)部程序設(shè)置了突發(fā)故障預(yù)警功能，有效保證了造紙機的可靠運行。

4 結(jié)束語

綜上所述，自動化控制與管理已經(jīng)成為當(dāng)前經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展趨勢，隨著我國信息化和智能化技術(shù)的不斷應(yīng)用和推廣，自動化生產(chǎn)也成為很多企業(yè)的發(fā)展目標(biāo)。自動化管理與控制不僅能夠提升企業(yè)的經(jīng)營效率，而且對企業(yè)在生產(chǎn)發(fā)展過程中的生產(chǎn)安全以及污染控制、降低能耗都具有重要的影響作用。隨著造紙技術(shù)和DCS控制系統(tǒng)的逐步發(fā)展和完善，二者進(jìn)行了有效的融合和利用，在我國的造紙行業(yè)自動化發(fā)展過程中，最先進(jìn)的技術(shù)工藝就是DCS自動化控制技術(shù)的應(yīng)用，本文通過技術(shù)應(yīng)用分析，促進(jìn)了我國制漿造紙生產(chǎn)的技術(shù)水平和質(zhì)量。

[1]徐鶴兵.淺談DCS控制系統(tǒng)在制漿造紙生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2013，21：22.

[2]劉芬.化工生產(chǎn)中DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用[J].化工管理，2014，06：61～62.

TP273.5

A

1004-7344（2016）05-0248-02

2016-2-1