SIEMENS DCS系统编程控制在造纸配浆系统的突破应用
摘要：配浆系统是整个造纸工艺流程的重要组成部分。
为了达到配浆系统给定的工艺要求，保证纸浆的产量和质量，必须对配浆系统进行自动化改造。
同时该系统
可以充分提供配浆系统的各种生产数据，为生产工艺的改进、管理水平的提高
创造条件。
本文对PM10纸机配浆系统进行改造，由原来的三浆配比改为四浆配
比，新增加一种浆种参配浆，从而使纸机生产的纸种多元化。
关键词：绝干量；配比控制；动态链接库；软件组态；
1 概况
阐述了现代纸机为适应市场需要降低DIP用量，新增LBKP配用量。
配浆方式，采用的是管道配浆方式。
在管道配浆方式中，采用三种配浆方式包括流量给定控制方式、比率自动控制方式和绝干量配比自动控制方式。
配比自动控制方式按参与配浆的绝干纤维量来计算和控制各种浆的配比，具有配浆效果好、浆种配比稳定等优点。
我们通过对现有的配浆系统进行深入研究消化后。
决定采用绝干量配比自动控制方式来实现LBKP纸浆配浆自动控制, 它的特点是系统控制精度高，即使在来浆浓度不稳定的情况下也能做到成浆配比稳定，LBKP 绝干量配比直接通过软件设定，操作十分方便，而且系统采用软件组态的方式。
2 配浆控制系统总体方案
配浆控制系统的结构如图1 所示，纸浆配浆采用绝干量比例控制方式，原NBKP浆和DIP 浆和APMP浆以一定的绝干量配比打入混合池充分混合，在此基础上再加上LBKP浆与前三种浆按绝干量配比一起打入混合池。
新增加的LBKP浆种可以自由选择参不参于配比。
为了保证生产的正常运行, 防止混合池缺浆和满浆, 在进行绝干量配比同时，还要控制浆的浓度和混合池的液位, 使之满足要求。
图1
3 配浆控制硬件设备
此次改造在原有的基础上新增了一些仪器仪表设备，浆的流量控制信号控制泵的速度，浓度信号控制稀释水阀门，浆池液位控制进浆阀门。
3．1 浓度控制采用了BTG公司的MEK-2500内旋式浓调。
旋转式浓度变送器相对于刀式来说，虽然同为剪切力测量原理，但由于采用主动驱动翼，这样既能使到达传感器的浆流速恒定，又能使到传感器的浆充分均匀，从而获得比刀式浓度计精度更高，更稳定的测量结果。
相对于刀式浓
度计，安装位置要求没有刀式那么高。
3．2 流量测量采用ABB公司的FEX-4000型分体流量计，带微处理的转换器安装在离传感器较远的地方，对安装位置要求相对低一点。
3．3 液位控制阀门采用调节阀，浆出口阀门采用开关阀门。
由于管道中介质是浆纤维，选择了进口的METSO公司的V形切断球阀，控制精度高，密封性好，保证了工艺稳定、减少了维修量。
3．4 系统硬件采用西门子PCS7系列产品。
3．5 流程图如下图2
图2
4 配浆控制系统控制逻辑
本配浆系统自动控制采用群组启停模式，通过自动控制系统的指令，当设备无故障的情况下，群组所有设备转化为自动模式；在所有条件都满足的情况下，通过操作WINCC画面群组会自动按顺序开停设备。
4．1 混合群组GRP-230A 方框图图3
图3
4．2 LBKP到混合浆池的流量控制器FIC2300111
仪表与功能：流量由电磁流量计测量，显示在DCS中。
流量控制输出控制泵速。
通过混合浆池的液位控制器LIC2300101来计算流量计的外部设定远程值；流量计PID
控制输出值作为泵速的如远程设定值。
群组启动功能：（模式转换）通过群组命令“GROUP TO AUTO”可使循环回路由手动转换为远程模式，并且设定值由就地转换到远程。
调整与配置：操作模式，手动、自动与远程；设置点，就地或远程；内部设置点值，最低
0 l/min最高4500 l/min。
输出变化速率，5%每秒。
显示与计算：在M23022没有运行信号和流量计没有在自动状态的情况下，流量计显示为0此时流量计的值不参于配比的计算。
4.3 已叩LBKP阀 OS2300110
操作模式：手动与自动
群组启动功能：（模式转换）通过群组命令“GROUP TO AUTO”可使阀门由手动转换为自动模式。
自动模式：开启，由LBKP浆泵电机M23022运行；关闭，由LBKP浆泵电机M23022停止。
手动模式：开关由操作人员完成
4.4 LBKP池液位控制LIC2302102
仪表与功能：液位变送器PID输出控制进浆液位调节阀。
群组启动功能：（模式转换）通过群组命令“GROUP TO AUTO”可使阀门由手动转换为自动模式。
限位值与功能：液位高低限报警在DCS上显示；液位〈10%停M23022，液位〉100%停M23022，液位在35%时控制搅拌器M23023的开停。
4.5 LBKP浆池浓度 QIC2302201
仪表与功能：测量值显示并记录在DCS系统上。
对泵出口的浆进行浓度控制，同时实时的浓度值参于配比绝干浆量的配比计算。
群组启动功能：（模式转换）通过群组命令“GROUP TO AUTO”可使阀门由手动转换为自动模式。
调整与配置：手自动操作模式，只有内部设定点，范围2-6%；控制作用为反相控制，斜率控制稀释水阀门。
限位值与功能：有高低报警，在DCS上有显示。
控制原理如图4
图4
4.6 混合池液位控制 LIC2300101
仪表与功能：液位变送器监视混合池液位变化，显示在DCS中。
液位控制器计算损纸浆、NBKP、DIP和LBKP的进浆流量控制。
液位控制器输出量0—100%表示实际的0
—850 bdtpd(=590.28 kg/min)。
4．6．1 DCS的显示包含以下浆料混合说明的输入与输出：
1. 损纸浆的混合由按钮选择ON和OFF。
损纸浆的混合比例在制定的范围内，即
BROKE_RATIO: 0—60%。
本比例是指在纸机浆池中的损纸浆含量。
2. NBKP的混合比例在制定的范围内，即NBKP _RATIO: 0—60%。
本比例是指在纸机浆
池中的NBKP含量。
3. DIP的混合比例在制定的范围内，即DIP _RATIO: 0—100%。
DIP的混合比例是通过
计算而来的，计算公式为：DIP_RATIO = 100.0 –NBKP_RATIO-LBKP_RATIO。
4．LBKP的混合由按钮选择ON和OFF。
LBKP的混合比例在制定的范围内，即BROKE_RATIO: 0—60%。
4.7 LBKP配比计算
假设混合浆池液位控制器LIC2300101的输出为60%，LBKP的比例为20%，LBKP的浓度
4.0%，损纸的比例为20%。
LBKP按钮选择ON时：
LBKP配比
————————*（60.0 x 5.9028）*（1-损纸配比）／(4.0/100)=Q值；
100
Q值作为FIC230111流量计的外部给定值。
流量计的输出作为变频电机的远程设定值。
在造纸工业中，纸张的绝干浆量（单位面积上纸的克重）是考察纸张质量的一个重要指标，纸张绝干浆量一般可以认为是浓度和流量的乘积：
G = F*C
式中：
G ——纸浆绝干浆量；
F ——纸浆流量；
C——纸浆浓度。
实际配比计算：
LBKP实际流量×LBKP实际浓度
——————————————×100%=LBKP实际配比%
所有浆种流量乘以浓度的总和
损纸浆不参于配比的情况下，其它浆种的总配比为100%。
配比控制由仪表设备单回路控制、串级控制和比值控制相互关联，使系统能在短时间内达到一个平衡。
配比方框图如下：图5
图5
5 配浆控制系统软件设计
本机控制系统采用SIMATIC公司DCS（distributed control system）系统的PCS7软件和WICC（Windows Control Center）人机界面及通信智能MCC。
SIMATIC PCS7具ODBC、OLE 等标准接口，并且应用以太网、PROFIBUS现场总线等开放网络，从而具有很强的开放性。
可以很容易地连接上位机管理系统和其它厂商的控制系统。
主界面：主要实现重要参数的显示，纸浆动态显示功能以及起动和停止自动控制的功能。
主要参数包括：纸浆池的液位、浓度、控制阀门的开度和电机电流信号大小；同时，主画面流程图形与实际流程图一样，使得系统状态更加直观。
重要参数如：液位、流量、压力和浓度都有曲线图显示；参数值有归档，时间有半年之久并能随时查看相关数据。
同时具有打印功能，便于分析系统运行状况。
工艺生产过程中出现的事件和事故分析及趋势均可记录在WINCC中。
报警显示: 报警信息（包括报警点、报警时间、报警值、报警类）的显示以及报警信息的打；同时具有操作记录。
参数设置：在WINCC上实现如配浆比、浆池液位上下报警值限、给定浓度、流量、压力上下限等主要参数设置和控制参数的设置。
配比操作界面如图6
图6
6 结束语
为了响应创新创效的原则，对于工艺提出的LBKP配浆改造项目，通过自身努力，将原配浆程序重新设计并成功应用纸机配浆浆系统，产生了极大的效益。
在不破坏原生产浆纸系统平衡状态下，使得成浆的纤维配比稳定, 系统控制精度高，保证了配浆的工艺品质。
使纸机生产的纸种灵活多样。
