DCS控制系统在制浆造纸生产中的应用研究

黄义双

（南宁糖业股份有限公司明阳糖厂 广西南宁 530227）

DCS控制系统在制浆造纸生产中的应用研究

黄义双

（南宁糖业股份有限公司明阳糖厂 广西南宁 530227）

随着我国科学技术的不断发展，造纸行业的技术工艺水平越来越高，国家在造纸行业中的技术应用中投入了很多的发展资金，特别是DCS控制系统在我国制浆造纸生产中的应用十分广泛，DCS控制系统不仅能够对造纸设备的稳定和安全运行提供良好的技术保障，而且使造纸控制精度参数的自动化设置成为了现实，因此对造纸行业的DCS控制系统应用进行科学研究非常重要。

DCS控制系统；制浆造纸；应用

在通常情况下，我国的造纸行业制浆造纸应用流程主要分为制浆流程、造纸流程以及碱回收利用流程和水处理流程几个重要的处理工序。在这些主要的生产制造工序中，水处理与碱回收是两大重要的制浆造纸生产流程，所以从DCS系统的应用实施过程来来看，主要的自动化管理与控制功能主要体现在水处理与碱回收这两大重要的工艺流程阶段。

1 DCS控制系统在制浆造纸生产中的应用原理分析

常见的DCS控制系统[1]为罗克韦尔AB控制系统，该系统的主要控制原理就是通过系统对工艺设备的现场运行数据进行监测分析，然后将监测到的数据进行统计和自动化整理，将数据信息的参数转化为一种数据信号，然后系统将数据信号再通过I/O映像单元展开A/D数据的转化，同时系统会将自动转化生成的信息数据通过网路传输协议发送至远程接口控制系统PIC[2]中，PIC系统设备在收到信息数据之后经过数据中转站PCS的线性数据处理和滤波作用，最终将信息数据发送传输至PCS系统中的CPU中，从而系统内部进行相关的逻辑运算和分析，数据信息在完成分析运算之后，会经过处理器FBC系统将数据信息分析结果发送返回到工业生产的现场，现场系统和设备通过后台自动控制终端的程序命令对现场的生产和管理进行控制，如图1流程所示。

图1

2 DCS控制系统在制浆造纸生产中的重要性分析

与传统的造纸工艺相比，现代化的制浆造纸生产过程引入了DCS控制系统，所以不仅高效安全、稳定，而且生产管理的效率大大提升。传统的造纸生产中，由于经济水平以及自动化生产技术工艺相对落后，所以自动化控制的应用主要体现在系统对纸机的电气传动装置控制方面和系统在制浆过程中的局部简单仪表的控制等方面，大部分的生产流程都是通过人工操作、控制和管理实现的。自从改革开放之后，国外的先进生产技术不断引进国内，精密的制造设备和仪器被应用到了我国的制浆造纸过程中，使造纸制浆的技术装备更加先进，市场竞争日益激烈，所以人们开始认识到了制浆技术造纸生产中自动化技术应用的重要影响作用。近年来，许多的工业生产商开始对我国制浆造纸生产中的重点环节加强技术改造和资金投入，例如在上浆流送控制、蒸煮控制以及配浆控制、纸机传动控制和盘磨控制、水分定量检测、纸机干燥部多段通气控制和热泵控制诸多的生产流程中实现了DCS控制系统的自动化控制管理，从实际的应用效果来看，取得了非常显著的应用成效。

3 DCS控制系统在制浆造纸生产中的应用实施过程分析

3.1 DCS控制系统在制浆阶段的应用分析

DCS控制系统在制浆阶段的应用主要体现在磨浆工艺、蒸煮工艺、打浆工艺以及配浆工艺中，在此过程中需要该系统对制浆造纸工艺系统的温度以及压力参数、液位参数、流量参数以及浓度参数等相关的系统参数值进行调节和控制管理。在此调节与控制系统中，罐类以及相关管道中的阀门参数都需要受到DCS控制系统的PID调节作用，以此同时，在制浆过程中，定速电动机以及电磁阀的逻辑控制也受到DCS控制系统的管控和调节作用。经过这两大控制和调节功能的充分发挥，保证了制浆工艺系统中的浓度参数以及温度参数、流量参数、液位参数还有压力参数都能够达到系统的生产运行标准和要求。除此之外，DCS控制系统还能对制浆造纸技术工艺系统中的喂料螺旋机设备、蒸煮管工艺设备以及陪浆泵设备，还有上料系统等不同的工艺技术设备进行变速驱动控制。我国传统的制浆生产技术工艺系统与现代化的制浆造纸技术工艺系统和设备有很大的不同，传统系统设备是由仪表控制系统与继电气逻辑控制系统两大主要的技术工艺系统构成，自动化技术控制的作用主要体现在对工艺设备中的多回路以及单回路系统设备的自动化控制方面，这种控制作用是通过对二次仪表的自动化控制来实现的。除了自动化控制的整个流程十分复杂之外，对技术操作人员的劳动力也是极大的考验。在20世纪末，DCS控制系统逐渐在我国的造纸行业中得到应用，不仅组态结构十分灵活，而且通过自动控制系统可以对制浆工艺系统中的相关参数进行设置和调整，并且还具有存储参数以及终端切换、复杂控制等不同的功能，通过系统自动化控制，减少了人工操作。自从引入了DCS控制系统之后，我国的造纸工艺变的非常便捷和高效，例如配浆工序的应用、盘磨工艺、蒸煮工序、挤浆工序都受到了自动化程序的影响作用，通过DCS控制系统快捷地实现了人机交互设计和应用，系统能够对制浆造纸的整个生产过程进行动态、实时监控，在此过程中，再将监测数据反馈给终端计算机操控人员，整个操作运行规程变的简洁而直观，使DCS控制系统与现场制浆造纸工艺设备的总线有效连接，系统从站就是DCS控制系统的终端，整个系统连接为一个整体，使制浆造纸技术具有很高的灵活性。数据操作终端在此过程中对工艺技术设备的运行情况进行实时管控，以多种不同的信息呈现方式将系统机械的动态分布趋势图直观呈现在系统控制终端的显示器中，以便技术操作人员对系统运行的故障进行监测和处理。

3.2 DCS控制系统在造纸阶段的应用分析

与制浆阶段的控制作用不同，在系统造纸阶段，DCS控制系统可以实现对造纸机的传动控制和管理，在整个造纸系统中，最重要的运行装置设备是电气传动控制装置，由于在造纸工艺流程中，随着纸张厚度的变化和造纸机运行速度的不同，当纸张的具体属性以及纸浆的配合比例、造纸机的运行情况都发生改变时，对造纸的运行车速也应该进行相应的调整。除了这些影响因素之外，造纸厂的电力负荷、电压的变频速率等电力因素都会对造纸机的运行车速造成一定的干扰，从而导致生产的纸张在经过分切以及烘干、施胶、纸张成形等工序时，受到不同程度的影响。因此，采用DCS控制系统之后，整个制浆造纸生产工艺生产制备流程实现了同步性、精确性、协调性与稳定性，与此同时，在整个生产技术流程中，采用DCS控制系统对蒸汽冷凝水系统、上浆系统、损纸系统、涂料制备系统以及真空系统进行科学调控，实现生产的正常运行。在一般的造纸工艺厂中，造纸机包括卷纸结构、烘干结构以及压榨结构和压光结构等多个不同的功能系统，在对这些不同功能的系统进行自动化控制时，DCS控制系统经过多点分布传递控制技术对相关元件的不同应用功能进行调控；这种技术可以确保造纸机运行过程的可靠性、精确性与稳定性，因为在整个造纸系统结构中，主要的控制节点就是造纸机，这个系统的正常运行主要靠矢量变频控制单元、计算机远程控制单元以及造纸成产技术管理计算机等不同的电气传递控制构件运行，共同构成了一个完整而功能强大的DCS集成控制系统。在此系统中主要通过数字控制单元的驱动力进行系统运行荷载的补偿，以此不断满足造纸工艺的不同技术参数要求，同时还通过系统内部程序设置了突发故障预警功能，有效保证了造纸机的可靠运行。

4 结束语

综上所述，自动化控制与管理已经成为当前经济社会的发展趋势，随着我国信息化和智能化技术的不断应用和推广，自动化生产也成为很多企业的发展目标。自动化管理与控制不仅能够提升企业的经营效率，而且对企业在生产发展过程中的生产安全以及污染控制、降低能耗都具有重要的影响作用。随着造纸技术和DCS控制系统的逐步发展和完善，二者进行了有效的融合和利用，在我国的造纸行业自动化发展过程中，最先进的技术工艺就是DCS自动化控制技术的应用，本文通过技术应用分析，促进了我国制浆造纸生产的技术水平和质量。

[1]徐鹤兵.浅谈DCS控制系统在制浆造纸生产中的应用[J].科技创新导报，2013，21：22.

[2]刘芬.化工生产中DCS控制系统的应用[J].化工管理，2014，06：61～62.

TP273.5

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1004-7344（2016）05-0248-02

2016-2-1