隨著社會(huì)的進(jìn)步，制漿技術(shù)朝著提高得率和減少污染的方向發(fā)展，而制漿設(shè)備已向大型、高速、連續(xù)化、自動(dòng)化方向發(fā)展。我國(guó)的一些紙業(yè)公司也大力采用新技術(shù)、新設(shè)備，提高自動(dòng)化水平。如晨鳴紙業(yè)集團(tuán)草漿生產(chǎn)線(xiàn)，采用芬蘭奧斯龍公司的篩漿機(jī)和除砂器；控制部分除蒸煮和堿爐部分外，整個(gè)工藝過(guò)程采用北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司的SmartPro分布式控制系統(tǒng)，生產(chǎn)線(xiàn)已于己于2001年6月正式投入生產(chǎn)運(yùn)行。

一、工藝簡(jiǎn)介

草漿生產(chǎn)線(xiàn)和堿回收生產(chǎn)工藝，可分為如下幾個(gè)部分：

    蒸煮部分：蒸煮的作用是將原料中的纖維素和其他物質(zhì)溶開(kāi)，蒸煮設(shè)備有：蒸球、立式蒸煮鍋，連續(xù)蒸煮器。晨鳴紙業(yè)集團(tuán)草漿生產(chǎn)線(xiàn)采用的是立式蒸煮鍋，控制系統(tǒng)由工藝裝置廠(chǎng)家總包。
    篩選洗漿部分：制漿的方法多種多樣，但在制漿的過(guò)程中難免會(huì)帶有夾雜物，如未分蒸解分、粗纖維束、粗木條，或泥砂、沉淀物、鐵銹等雜物。這些雜物如果不除去，不僅會(huì)損壞機(jī)器使生產(chǎn)不能正常進(jìn)行，而且會(huì)紙頁(yè)或其他最終產(chǎn)品出現(xiàn)嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。晨鳴紙業(yè)集團(tuán)草漿生產(chǎn)線(xiàn)采用芬蘭奧斯龍公司的篩漿機(jī)和除砂器。篩漿機(jī)和除砂器部分自動(dòng)化較高。篩漿機(jī)控制：主要流程如下：

    漂白部分：未經(jīng)漂白的紙漿一般帶有或深或淺的顏色，經(jīng)過(guò)漂白的紙漿不僅提高了紙張的白度，而且提高了紙漿的純度，增加了耐用性。所以漂白是很重要的環(huán)節(jié)。
    堿回收過(guò)程基本包括蒸發(fā)、燃燒和苛化三個(gè)過(guò)程。堿回收是將提取的黑液經(jīng)蒸發(fā)濃縮到50%以上的濃度，送入堿回收爐進(jìn)行燃燒，將有機(jī)物出去，余下無(wú)機(jī)物為碳酸鈉和硫化鈉，呈熔融狀再經(jīng)溶解澄清后成為綠液，然后加石灰苛化成為氫氧化鈉，并與苛化生成的白泥分離，最后得到白液，供蒸煮用。
汽機(jī)部分：包括電機(jī)控制和汽機(jī)保護(hù)。
    該生產(chǎn)線(xiàn)接入SmartPro控制系統(tǒng)的傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)有：電動(dòng)機(jī)、電磁閥、調(diào)節(jié)閥、壓力、流量、濃度、濕度、電流，其中一些信號(hào)參與PID調(diào)節(jié)。

二、SmartPro控制系統(tǒng)

由四個(gè)控制站、四個(gè)操作員站（其中一個(gè)兼做工程師站，另兩個(gè)作為冗余服務(wù)器）。其結(jié)構(gòu)圖如下：

本系統(tǒng)中共有AI信號(hào)343個(gè)、AO信號(hào)66個(gè)、DI信號(hào)303個(gè)、DO信號(hào)327個(gè)。

1、控制器FM811： 為32位、34M內(nèi)存的高性能控制器，采用32-bit 微內(nèi)核的QNX實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

2、 指令表語(yǔ)言 順序流程圖 梯形圖 功能圖

?結(jié)構(gòu)化文本語(yǔ)言
    由一些關(guān)鍵字和相應(yīng)操作指令組成，包括：符號(hào)（關(guān)鍵字、運(yùn)算符、修飾符、操作數(shù)）、語(yǔ)句（表達(dá)式、控制語(yǔ)句）、函數(shù)和函數(shù)塊等，可按字符行為單位編寫(xiě)控制方案。
?指令表語(yǔ)言
    為最直接操作的編程的語(yǔ)言，具有豐富的變化，是最基本的計(jì)算計(jì)編程語(yǔ)言。
?順序流程圖
    用來(lái)連接連續(xù)控制/邏輯控制和輸入輸出監(jiān)視功能，以描述和控制過(guò)程事件順序操作，適合于需要多個(gè)狀態(tài)控制的事件。一個(gè)SFC是由一系列操作步(step)和轉(zhuǎn)移(transition)組成，每個(gè)操作步包含一組影響過(guò)程的動(dòng)作(action)。支持并發(fā)序列和各種限定符，每個(gè)動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)可以由四種語(yǔ)言?xún)?nèi)任一種編寫(xiě)。
?梯形圖
    一種專(zhuān)門(mén)用于基本邏輯控制的連續(xù)執(zhí)行語(yǔ)言。由一些觸點(diǎn)（常開(kāi)、常閉、正傳感、負(fù)傳感、反轉(zhuǎn)）、線(xiàn)圈（輸出、單穩(wěn)態(tài)、鎖定、解鎖、跳轉(zhuǎn)）、連線(xiàn)及定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、步序器組成。它擅長(zhǎng)于快速執(zhí)行離散邏輯，包括馬達(dá)控制、連鎖、隨意檢查、以及簡(jiǎn)單的順序控制。
?功能塊圖
    是用圖形形式功能塊語(yǔ)言編制的用于完成一定運(yùn)算或控制功能的程序。由基本功能塊、連線(xiàn)、輸入輸出端子及段組成，它以圖形方式表示，并規(guī)定了所有功能模塊的調(diào)用順序和相應(yīng)模塊運(yùn)算所需的參數(shù)。

3、操作員站

    美觀(guān)、實(shí)用的操作員界面使操作員能對(duì)過(guò)程進(jìn)行全面的監(jiān)控。操作員站是基于工作的高性能計(jì)算機(jī)。它具有窗口技術(shù)的用戶(hù)界面、高分辨率和全圖形的特點(diǎn)。軟件為操作員提供了如下功能：

  * 過(guò)程信息的表達(dá)          *手動(dòng)控制對(duì)話(huà)         *事件和報(bào)警處理
  *歷史數(shù)據(jù)的曲線(xiàn)表達(dá)       *系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視和顯示

4、 工程師站

    工程師站是可由操作員兼做，可離線(xiàn)工程服務(wù)、在線(xiàn)編輯、維護(hù)和故障跟蹤，可獲得很高的工作效率和質(zhì)量。工程師站的功能包括：

  *工程結(jié)構(gòu)           *圖形式編程      *畫(huà)面組態(tài)      *歷史趨勢(shì)組態(tài)
  *在線(xiàn)修改及擴(kuò)展     *調(diào)試            *故障跟蹤      *報(bào)警組態(tài)

三、系統(tǒng)的組態(tài)   

    系統(tǒng)的組態(tài)包括控制器中數(shù)據(jù)庫(kù)的組態(tài)和控制程序的編制以及操作站畫(huà)面的組態(tài)三部分。
    在對(duì)生產(chǎn)工藝流程中每一臺(tái)設(shè)備的控制要求，設(shè)備間的相互聯(lián)鎖，起動(dòng)與停止操作，故障后的處理，所需監(jiān)控的參數(shù)等進(jìn)行全面分析的基礎(chǔ)上確定全生產(chǎn)線(xiàn)和各臺(tái)設(shè)備的控制要領(lǐng)。這是控制程序的設(shè)計(jì)依據(jù)。
    草漿和堿回收生產(chǎn)線(xiàn)參照生產(chǎn)工藝流程的自然分段將生產(chǎn)工藝分成若干個(gè)個(gè)工藝段，每個(gè)工藝段對(duì)應(yīng)一個(gè)程序段和一幅過(guò)程畫(huà)面。為了全線(xiàn)操作和監(jiān)控的方便，另外還增加了多幅輔助畫(huà)面。
    每幅畫(huà)面按工藝流程表示出了該工藝段的流程，段內(nèi)的主體設(shè)備、泵、閥、管道、操作軟鍵和我們所需監(jiān)控的各種參數(shù)。操作員通過(guò)各類(lèi)過(guò)程畫(huà)面：
   
    (1) 可以全面、直觀(guān)、同時(shí)監(jiān)控該工藝段設(shè)備的狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)；
    (2) 可以通過(guò)軟鍵對(duì)該工藝段進(jìn)行起動(dòng)/停止操作以及規(guī)定的其它操作；
    (3) 通過(guò)指定目標(biāo)，畫(huà)面，下部的動(dòng)態(tài)鍵為各類(lèi)目標(biāo)提供許多種可能的操作功能，供操作員選擇。例如PID的設(shè)定值、調(diào)節(jié)參數(shù)、極限參數(shù)的在線(xiàn)修改和設(shè)定。例如電動(dòng)機(jī)進(jìn)行手動(dòng)/自動(dòng)切換，手動(dòng)起動(dòng)/停止，閉鎖條件的阻塞與解除阻塞等等；
    (4) 用窗口疊加畫(huà)面顯示過(guò)程參數(shù)曲線(xiàn)可以觀(guān)察參數(shù)的動(dòng)態(tài)過(guò)程。
    上述功能可以看出過(guò)程畫(huà)面在運(yùn)行，調(diào)試、檢查設(shè)備故障時(shí)是很有用的。而組態(tài)這種過(guò)程畫(huà)面卻是很容易的，只要在操作員站上調(diào)用圖素庫(kù)中的各種目標(biāo)圖形進(jìn)行放大、縮小、剪切、拼接、連接即成。因此該系統(tǒng)的操作界面是十分友好的。
    控制程序是在離線(xiàn)狀態(tài)下，在工程師站的FCB編輯器中進(jìn)行圖形化編程。工程師站中有豐富的功能塊庫(kù)，在數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)完成后，從庫(kù)中調(diào)出所需要的功能塊，將功能塊的輸入輸出連接起來(lái)，設(shè)定參數(shù)，轉(zhuǎn)換成源碼，離線(xiàn)編程即完成。
控制程序的編制，鑒于篇幅限制不可能介紹大段的程序，只能舉一個(gè)具有比較獨(dú)立功能的程序作些說(shuō)明。為了便于組態(tài)，為電機(jī)、電磁閥編制專(zhuān)用功能塊，便于統(tǒng)一調(diào)用，下圖為專(zhuān)為電機(jī)控制設(shè)計(jì)的功能塊。這樣組態(tài)方便，條理簡(jiǎn)潔清楚。

在順序控制SEQUENCE中的程序如下，省略了一些程序步，步中邏輯以文字形式表達(dá)更為清楚。

控制過(guò)程說(shuō)明程序開(kāi)始：

    1、 關(guān)閉沉砂閥2
    2、 打開(kāi)排砂閥1和沖洗閥3除砂器開(kāi)始排砂，并延時(shí)10秒。
    3、 關(guān)閉排砂閥1
    4、 打開(kāi)排氣閥4除砂器開(kāi)始排氣，并延時(shí)15秒
    5、 關(guān)閉沖洗閥3和排氣閥4。
    6、 打開(kāi)沉砂閥2除砂器開(kāi)始沉砂，并延時(shí)15分鐘。至此完成一個(gè)循環(huán)。

四、系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行

    將離線(xiàn)編好的數(shù)據(jù)庫(kù)和控制程序下載入控制器，將操作員站軟件運(yùn)行，便可進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試。

    1、在電機(jī)不通電的情況下，首先操作站上過(guò)程畫(huà)面中進(jìn)行目標(biāo)操作，檢查每一個(gè)DI，DO的狀態(tài)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀態(tài)相比較，AI測(cè)量值與現(xiàn)場(chǎng)給定數(shù)值相比較，AO輸出值與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)到的數(shù)值相比較。檢查接線(xiàn)有無(wú)錯(cuò)誤，動(dòng)作是否正常，數(shù)值指示誤差是否在允許范圍內(nèi)。
    2、電機(jī)供電，馬達(dá)控制器和條件端，在過(guò)程畫(huà)面上點(diǎn)擊出電機(jī)和閥的目標(biāo)，在動(dòng)態(tài)鍵上手動(dòng)啟動(dòng)和停止電機(jī)的操作試驗(yàn)。
    3、在過(guò)程畫(huà)面上用軟鍵進(jìn)行工藝分段的起動(dòng)與停止的調(diào)試。
    4、工藝分段起動(dòng)后，利用疊加趨勢(shì)曲線(xiàn)的畫(huà)面進(jìn)行PID參數(shù)的整定。
    在調(diào)試過(guò)程中遇有問(wèn)題，可利用I/O上的指示燈，過(guò)程畫(huà)面上的狀態(tài)與參數(shù)，SEQ的步進(jìn)狀態(tài)畫(huà)面，以及工程師站上的動(dòng)態(tài)跟蹤等方法查找出現(xiàn)問(wèn)題的原因。應(yīng)當(dāng)說(shuō)，這些方法從多方面為用戶(hù)提供了檢查故障和錯(cuò)誤的手段，調(diào)試還是很方便的。系統(tǒng)通電正常起，我們僅用一個(gè)月的時(shí)間，控制系統(tǒng)便基本上可以運(yùn)行了，再用幾天時(shí)間細(xì)調(diào)后控制系統(tǒng)便正式投運(yùn)了。
    該系統(tǒng)自2001年6月投入生產(chǎn)使用以來(lái)，按工藝方面的要求經(jīng)常修改，系統(tǒng)運(yùn)行一直良好，SmartPro系統(tǒng)未出現(xiàn)過(guò)任何故障和誤動(dòng)作。系統(tǒng)安全可靠，操作方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，大大地提高了自動(dòng)化水平，也得到了操作人員的一致好評(píng)。