一,、前言
為了發(fā)展林業(yè)、農(nóng)業(yè),，帶動(dòng)造紙工業(yè)發(fā)展,，并保護(hù)生態(tài)環(huán)境，國(guó)家近幾年相繼推出了林紙一體化,、退耕還林,、發(fā)展速生林等戰(zhàn)略措施和政策。在這些措施與政策的推動(dòng)下,，北方很多地區(qū)都大面積種植三倍體毛白楊等速生楊樹(shù),。這種速生材種生長(zhǎng)迅速、材質(zhì)良好,。不但綠化了環(huán)境,，而且為木材工業(yè)，特別是造紙工業(yè)提供了大量質(zhì)優(yōu)的原材料,，延伸產(chǎn)業(yè)鏈,，發(fā)展制漿、造紙業(yè),，大大緩解我國(guó)長(zhǎng)纖維造紙?jiān)喜蛔愕臓顩r,。
我國(guó)速生楊、樺木林等速生材的堿性過(guò)氧化氫機(jī)械制漿（即APMP）工藝及其成套制漿設(shè)備與DCS系統(tǒng)配合,。APMP制漿生產(chǎn)工藝及設(shè)備是在八十年代漂白化學(xué)熱磨機(jī)械漿（BCTMP）基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的九十年代新興制漿方法,。APMP漿的原料是三倍體毛白楊采用制漿和漂白流程合二為一的工藝,。PRC－APMP技術(shù)是近年集藥液處理、磨漿,、漂白于一體的高得率制漿方法,，利用磨漿機(jī)噴放管中高溫、高濃,、高壓等條件,，實(shí)現(xiàn)漿料與藥液的充分反應(yīng)及均勻分布混合，且在HC高濃儲(chǔ)漿塔中完成漂白作用,。它在木片化學(xué)藥液浸漬預(yù)處理之前用機(jī)械的方法漿木片沿縱向紋路方向壓裂成為均勻的小木絲,，然后再用氫氧化鈉和過(guò)氧化氫進(jìn)行預(yù)浸漬處理，在磨漿之前,，已開(kāi)始漂白,，在盤(pán)磨機(jī)中將磨漿和漂白過(guò)程綜合在一起完成，因而減少了磨漿時(shí)的動(dòng)力消耗,，從而降低了成本,。生產(chǎn)流程為：木片經(jīng)洗滌后，進(jìn)行常壓汽蒸,，然后經(jīng)壓縮螺旋擠壓木片后,，進(jìn)第二次汽蒸和二次壓縮螺旋擠壓，然后進(jìn)行化學(xué)預(yù)浸漬,，經(jīng)過(guò)汽蒸后,，再經(jīng)過(guò)一段、兩段磨漿機(jī)磨漿,，完成漂白,、制漿過(guò)程，然后經(jīng)洗滌篩選后制得楊木APMP漂白漿,，本制漿系統(tǒng)得率高,、污染小、耗水少,，成品漿的質(zhì)量也較高。APMP工藝流程一般工藝流程,。

二,、工藝概述及控制要求
1、 工藝概述
本生產(chǎn)裝置全線(xiàn)為奧地利某公司制造,，近年來(lái)有遼寧鴨綠江紙業(yè)有限公司,、岳陽(yáng)泰格林紙集團(tuán)、四川宜賓紙業(yè)股份有限公司,、河南焦 作 瑞 豐 紙 業(yè) 有 限 公 司,、河南濮陽(yáng)龍豐紙業(yè),、黑龍江齊齊哈爾紙業(yè)公司等企業(yè)投運(yùn)此套裝置。從PRC-APMP,、APMP兩套裝置工藝流程比較來(lái)看,，PRC-APMP 85%流程與APMP系統(tǒng)相同，但設(shè)備配置數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于APMP系統(tǒng),， PRC-APMP系統(tǒng)對(duì)增強(qiáng)了木片擠壓與預(yù)浸效果,，改為二段，實(shí)質(zhì)各個(gè)企業(yè)上的配置原也有差,。
PRC-APMP取消中間漿池,，設(shè)置高濃漂白塔、效果是一致的,。PRC-APMP系統(tǒng)與APMP系統(tǒng)最大區(qū)別,，漂液加入點(diǎn)增加，提高漿白度,、控制容易,。低濃磨漿機(jī)增加實(shí)質(zhì)造紙打漿工段遷移。
1.1,、原料輸送車(chē)間
原料輸送車(chē)間包括楊木,、竹竿原料場(chǎng)、帶式輸送機(jī),、水平輸送機(jī),、八刀削片機(jī)、帶式輸送機(jī),、慣性篩,、永磁除鐵器、原料儲(chǔ)存?zhèn)}等工序,。
1.2,、制漿車(chē)間
在制漿車(chē)間，按照功能大致分為六部分：預(yù)蒸,、洗滌工段,、浸漬工段、磨漿工段,、HC卸料壓榨工段,、濃縮篩選過(guò)濾工段、打漿工段,。
1.2.1,、預(yù)蒸、洗滌工段
本工段由皮帶輸送機(jī),、1#預(yù)蒸倉(cāng),、1#預(yù)蒸常壓螺旋擠漿機(jī),、木片洗滌機(jī)、木片泵,、木片脫水螺旋,、2#汽蒸倉(cāng)、弧形篩等設(shè)備組成,。
1.2.2,、浸漬工段
本工段由側(cè)喂料螺旋、木片壓榨機(jī),、一次浸漬器,、螺旋輸送機(jī)、3#汽蒸倉(cāng),、卸料螺旋,、水平螺旋等設(shè)備組成。
1.2.3,、磨漿工段
本工段由料塞螺旋,、一段磨漿機(jī)、帶刮刀旋風(fēng)分離器,、洗滌液冷凝器,、空氣洗滌器、濃縮過(guò)濾池等設(shè)備組成,。
1.2.4,、HC卸料、壓榨工段
本工段由料塞螺旋,、水平輸送機(jī),、HC卸料塔、SF漿泵,、真空泵,、螺旋壓榨機(jī)等設(shè)備組成。
1.2.5,、濃縮篩選過(guò)濾工段
本工段由水平螺旋輸送機(jī),、鼓型濃縮機(jī)、一段二段三段壓力篩,、多元盤(pán)過(guò)濾機(jī)等設(shè)備組成,。
1.2.6、打漿工段
2,、控制要求與特點(diǎn)
2.1,、 APMP生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)化水平要求
此生產(chǎn)裝置由于是企業(yè)供漿生產(chǎn)線(xiàn),，從工藝,、生產(chǎn),、管理、效益等各個(gè)方面是企業(yè)重要流程與設(shè)備,。生產(chǎn)線(xiàn)全流程自動(dòng)化要求程度非常高,，其目的就是充分發(fā)揮漿線(xiàn)生產(chǎn)能力，為企業(yè)創(chuàng)造更多的效益,。由于設(shè)備進(jìn)口,、企業(yè)對(duì)自動(dòng)化方面也不了解，一般全部自控設(shè)備由設(shè)備供貨商提供,，企業(yè)顯然省心也浪費(fèi)一部分資金,。另一方面，設(shè)備由供貨商提供,，自動(dòng)化控制設(shè)備企業(yè)自己招標(biāo),，企業(yè)費(fèi)心操作節(jié)約一部分資金。然而,，國(guó)內(nèi)所上此裝置的自動(dòng)化系統(tǒng)即DCS（集散型控制系統(tǒng)）全部采用進(jìn)口,，原因是多方面地。但實(shí)際進(jìn)口DCS產(chǎn)品在生產(chǎn)線(xiàn)運(yùn)行效果又是如何呢,？有用戶(hù)說(shuō)：我上這條線(xiàn)是國(guó)際上最先進(jìn)的DCS,，運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題也是國(guó)際最高水平。售后服務(wù)跟不上,，造成常時(shí)間停產(chǎn)嚴(yán)重?fù)p失時(shí),，企業(yè)著急了，果然節(jié)約資金沒(méi)有停產(chǎn)損失嚴(yán)重,。售后服務(wù)收費(fèi)時(shí),，企業(yè)瞪眼了，每年近百萬(wàn)元售后服務(wù)費(fèi),，難以承受,。
北京和利時(shí)自動(dòng)化股份有限公司是國(guó)內(nèi)最大DCS生產(chǎn)制造、集成供貨商,，對(duì)國(guó)內(nèi)某企業(yè)APMP生產(chǎn)線(xiàn)使用不足3年的進(jìn)口DCS系統(tǒng)控制進(jìn)行全線(xiàn)拆除改造,，深深知道2000余控制點(diǎn)控制意義，深深知道國(guó)人使用DCS過(guò)程中的酸甜苦辣,。系統(tǒng)改造運(yùn)行近一年來(lái),，企業(yè)償?shù)搅颂痤^，產(chǎn)量猛增,。
2.2,、全流程控制特點(diǎn)：
1、 全流程由于工藝設(shè)備決定漿緩沖池極少,，因此設(shè)備控制連鎖保護(hù)要求較高,。工藝參數(shù)要求連鎖控制,。
2、 設(shè)備動(dòng)力源采用變頻調(diào)速較多,，不僅采用速度控制,、連鎖，還有轉(zhuǎn)矩控制,、連鎖,，功率負(fù)載控制、連鎖,，工藝控制,、連鎖等。
3,、 系統(tǒng)設(shè)備油路水密封,、油溫、油壓,、過(guò)濾差壓,、油流量開(kāi)關(guān)等控制連鎖較多。
4,、 全流程工藝加藥環(huán)節(jié)較多,，加藥不僅流量計(jì)量要準(zhǔn)確，而且流量與產(chǎn)量,、設(shè)備負(fù)荷等連鎖,。保證漿質(zhì)量。
5,、 系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備磨漿機(jī),，磨漿機(jī)油壓控制回路、水封,、油溫,、油壓、過(guò)濾差壓,、油流量開(kāi)關(guān),、軸承潤(rùn)滑、進(jìn)退刀,、震動(dòng)加速計(jì),、位移反饋等控制、連鎖,。
6,、 壓力篩全閉環(huán)控制連鎖，流量比值連鎖控制、壓差自動(dòng)反沖洗,、水封壓力閉環(huán)控制,、自動(dòng)清洗控制。
7,、 雙盤(pán)磨漿機(jī)絕干漿、壓差,、電流占空比,、叩解度軟測(cè)量控制。
3,、工段控制特點(diǎn)
3.1預(yù)蒸洗滌工段主要控制點(diǎn)
3.2浸漬工段主要控制點(diǎn)：
3.3磨漿工段主要控制點(diǎn)：
3.4,、HC卸料、壓榨工段主要控制點(diǎn)
3.5,、濃縮篩選過(guò)濾工段主要控制點(diǎn)
3.6,、打漿工段主要控制點(diǎn)
4、DCS系統(tǒng)規(guī)模
整個(gè)項(xiàng)目分兩個(gè)車(chē)間（原料,、制漿）,，其控制測(cè)點(diǎn)均為常規(guī)測(cè)點(diǎn)，即：4～20mA模擬量輸入測(cè)點(diǎn)（AI測(cè)點(diǎn)）,，Pt100模擬量輸入測(cè)點(diǎn)（Pt100測(cè)點(diǎn)）,，4～20mA模擬量輸出測(cè)點(diǎn)（AO測(cè)點(diǎn)），干觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)量輸入測(cè)點(diǎn)（DI測(cè)點(diǎn)）,，繼電器開(kāi)關(guān)量輸出測(cè)點(diǎn)（DO測(cè)點(diǎn)）,，事故追憶SOE開(kāi)關(guān)量輸入模塊，具備帶電插拔功能可在系統(tǒng)加電的情況下直接插拔本模塊,， 不會(huì)影響本模塊及系統(tǒng)的正常運(yùn)行模塊可以診斷現(xiàn)場(chǎng)SOE 信號(hào)觸點(diǎn)發(fā)生的抖動(dòng),，具有看門(mén)狗定時(shí)器電路，可使模塊在異常情況下自動(dòng)復(fù)位模塊提供了過(guò)電壓保護(hù)DC24V 反向保護(hù)通訊線(xiàn)箝壓保護(hù)可以采集16 路觸點(diǎn)型共地的SOE 信號(hào),，具有較大的數(shù)據(jù)采集緩沖區(qū),。控制規(guī)模如下表所示：（產(chǎn)量規(guī)模不同下一般1600-2000點(diǎn)）,。

三,、控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
1、控制系統(tǒng)的選擇
利用在造紙行業(yè)應(yīng)用比較成功的集散控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中電氣,、儀表等反映的工藝設(shè)備參數(shù)進(jìn)行集中管理,。四川某企業(yè)經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外控制系統(tǒng)性能、價(jià)格,、過(guò)程服務(wù),、工程能力的綜合分析比較，最后決定選用由北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份公司生產(chǎn)的新一代現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)DCS產(chǎn)品——MACS系統(tǒng)。
2,、控制系統(tǒng)的特點(diǎn)
MACS系統(tǒng)是基于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)設(shè)計(jì)的新一代DCS系統(tǒng),。具有如下特點(diǎn)：
a.危險(xiǎn)分散措施
過(guò)程I/O單元采用的智能化設(shè)計(jì)方法，可有效地將部分控制或采集運(yùn)算分散到各I/O單元,，降低主控單元的負(fù)擔(dān),，提高可靠性。另一方面,，一旦主控制器發(fā)生故障,，各單元仍能完成基本的輸入輸出功能。如控制輸出的自動(dòng)保持功能,，回路控制的獨(dú)立執(zhí)行等
b.故障隔離措施
所有過(guò)程輸入輸出單元都采用可靠的光電隔離技術(shù),，使各單元之間和單元與上位機(jī)之間的CPU無(wú)任何電氣聯(lián)系，從而提高系統(tǒng)的抗干擾能力,、可靠性和安全性,。在同一單元的不同通道間及邏輯功能側(cè)和現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)側(cè)，也提供了隔離措施,，可消除由于現(xiàn)場(chǎng)地電位差對(duì)系統(tǒng)造成的損壞,。
c.迅速排除故障措施
現(xiàn)場(chǎng)控制站的所有單元上均帶有CPU，每單元均可進(jìn)行周期性自診斷,。診斷主要包括CPU與內(nèi)存等的自檢,、開(kāi)關(guān)量輸出回讀比較、模擬量輸入通道的正確性比較判斷,、模擬量輸出通道的正確性比較等,。
d.各種運(yùn)行提示
系統(tǒng)中所有單元上均有狀態(tài)指示燈包括運(yùn)行燈、故障燈,、網(wǎng)絡(luò)通信燈等,。
e.可帶電插拔
一旦發(fā)現(xiàn)故障，可帶電對(duì)故障單元進(jìn)行更換,。由于采用了特殊保護(hù)措施,，系統(tǒng)中所有過(guò)程I/O單元均可帶電拔插，對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生任何影響,。
3,、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
該項(xiàng)目分為兩個(gè)車(chē)間，因此把DCS系統(tǒng)也劃分為兩個(gè)相互獨(dú)立又相互聯(lián)系的子系統(tǒng),。磨漿機(jī)系統(tǒng)又獨(dú)立分為兩個(gè)子系統(tǒng)OP270（分別現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)機(jī)操作）,，每個(gè)子系統(tǒng)各自成為一個(gè)完整的DCS系統(tǒng)，同時(shí),，通過(guò)MNET網(wǎng)段把四個(gè)子系統(tǒng)聯(lián)起來(lái),，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源的共享,，通過(guò)設(shè)置和登錄不同級(jí)別的用戶(hù)，可以在一個(gè)子系統(tǒng)上對(duì)其他子系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和操作,。工程師站（由操作員站兼任）完成組態(tài)修改及下裝,，包括：數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形,、控制算法,、報(bào)表的組態(tài)，參數(shù)配置,，操作員站,、服務(wù)站、現(xiàn)場(chǎng)控制站及過(guò)程I/O模塊的配置組態(tài),，數(shù)據(jù)下裝和增量下裝等。
操作員站進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視和管理,，包括：工藝流程圖顯示,，報(bào)表打印，控制操作,，歷史趨勢(shì)顯示,，報(bào)警管理等。
現(xiàn)場(chǎng)控制站又稱(chēng)I/O站,，是MACS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和過(guò)程控制的重要站點(diǎn),，主要完成數(shù)據(jù)采集、工程單位變換,、控制和聯(lián)鎖算法,、控制輸出、通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果傳送到系統(tǒng)服務(wù)器等功能,。
現(xiàn)場(chǎng)控制站由主控單元,、智能IO單元、電源單元和專(zhuān)用機(jī)柜四部分組成,，在主控單元和智能IO單元上,，分別固化了實(shí)時(shí)控制軟件和IO單元運(yùn)行軟件。
現(xiàn)場(chǎng)控制站內(nèi)部采用了分布式的結(jié)構(gòu),，與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相連接的是現(xiàn)場(chǎng)控制站的主控單元,，冗余配置。主控單元通過(guò)控制網(wǎng)絡(luò)（CNET）與各個(gè)智能IO單元實(shí)現(xiàn)連接,。
MACS系統(tǒng)采用FM1系列I/O模塊及DP主站組成現(xiàn)成控制站,，采用ProfibusDP現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，構(gòu)成先進(jìn)的,、可靠的DCS分布式控制系統(tǒng),。I/O模塊和底座組成現(xiàn)場(chǎng)模塊單元（FMU）,，在現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)中成為DP從站。現(xiàn)場(chǎng)控制站主要由I/O模塊,、底座,、電源模塊、終端匹配器,、DP主站接口卡組成,。
4、MACS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
MACS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)由上到下分為管理網(wǎng)絡(luò),、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和控制網(wǎng)絡(luò)三個(gè)層次,，管理網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)工程師站、操作員站,、打印服務(wù)站,、高級(jí)計(jì)算站與系統(tǒng)服務(wù)器的互連，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制站與系統(tǒng)服務(wù)器的互連,，控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)控制站與過(guò)程I/O模塊的通訊,。
MACS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用可靠性高的雙冗余結(jié)構(gòu)，應(yīng)用時(shí)可以保證在任何一條網(wǎng)絡(luò)失效的情況下都不影響系統(tǒng)通信,。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型,，中央節(jié)點(diǎn)為服務(wù)器。
管理網(wǎng)絡(luò)（MNET）由100M高速冗余以太網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,，用于系統(tǒng)服務(wù)器與工程師站,、操作站、高級(jí)計(jì)算站的連接,，完成工程師站的數(shù)據(jù)下裝,，操作員站、打印服務(wù)站,、高級(jí)計(jì)算站的在線(xiàn)數(shù)據(jù)通訊,。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（SNET）由100M以太網(wǎng)構(gòu)成，用于系統(tǒng)服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)控制站,、通信控制站的連接,，完成現(xiàn)場(chǎng)控制站、通訊控制站的數(shù)據(jù)下裝,，服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)控制站,、通訊控制站之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。
控制網(wǎng)絡(luò)（CNET）由PROFIBUS-DP總線(xiàn)構(gòu)成,，用來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程I/O模塊與現(xiàn)場(chǎng)控制站主控單元的通信,，完成實(shí)時(shí)輸入、輸出數(shù)據(jù)的傳送,。PROFIBUS-DP是專(zhuān)門(mén)為自動(dòng)控制系統(tǒng)與在設(shè)備級(jí)分散I/O之間進(jìn)行通訊而設(shè)計(jì)的,。既可滿(mǎn)足高速傳輸,，又有簡(jiǎn)單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn),。

四,、系統(tǒng)的部分設(shè)備控制內(nèi)容
1#倉(cāng)液為控制（控制變頻器）
PID閉環(huán)控制，手自動(dòng)切換條件：
2#倉(cāng)液位控制（變頻）
采用串級(jí)PID回路閉環(huán)控制
PID閉環(huán)控制
喂料器速度控制控制方式
木片壓榨機(jī)速度控制
反應(yīng)倉(cāng)卸料螺旋
盤(pán)磨稀釋水流量控制
盤(pán)磨功率控制

五,、結(jié)束語(yǔ)
MACS系統(tǒng)在該項(xiàng)目上于2004年6月份開(kāi)始安裝,、在不影響正常生產(chǎn)情況下順利改造成功，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定,，系統(tǒng)控制效果良好,，各項(xiàng)工藝指標(biāo)均正常，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,，為企業(yè)帶來(lái)了極大的經(jīng)濟(jì)效益,。