磁力泵厂家
免费服务热线

Free service

hotline

010-00000000
磁力泵厂家
热门搜索:
技术资讯
当前位置:首页 > 技术资讯

硅谷杂志造纸厂造纸过程DCS控制系统的实现探讨新日

发布时间:2020-01-15 11:46:29 阅读: 来源:磁力泵厂家

【硅谷网10月30日讯】据《硅谷》杂志2012年第16期刊文称,目前,随着现代生活水平的提高,造纸行业的发展也是日新月异。比如,从现场工人依靠眼睛对纸张的纸病进行判断,到现在用纸病检测系统(WIS);从最初工人依靠经验来对纸张的好坏进行判断,到目前用质量控制系统(QCS)对纸张进行判断和控制;从刚开始现场操作到目前的集散控制系统(DCS)。这一系列的技术飞跃给造纸工业带来经济和技术上的进步。

关键词:造纸厂;DCS控制;安装设计;实现

近些年来,计算机技术得到了迅猛发展,工业控制系统也在朝着信息自动化的方向发展,其中集散控制系统-DCS(DistributedControlSystem)的应用最为广泛,DCS无论是开放性还是独立性上都有较大的进步。DCS的发展是衡量一个国家和企业自动化水平的重要依据[1]。现代造纸工业是个非常复杂的工作,融合通用计算机技术及数据整合技术的集散控制系统,控制功能先进,在造纸工业中的应用和实现具有具大的现实意义,尤其在纸张质量,节能降耗,节约资源,减污增效等方面。

1集散控制系统及造纸业的发展概况

集散控制系统—DCS是一个“控制分散、显示集中”的系统,是一种新型的计算机控制的系统。由四部分组成:I/O板、控制器、操作站、通讯网络。各DCS厂家的I/O板和控制器的技术水平相差不远,差别最大是通讯网络,最差的是轮询方式,最好的例外报告方式,两者的速度能相差七八倍。

通讯系统网络是DCS的骨架,对DCS的实时性、扩充性及可靠性起着关键的作用,DCS厂家都在这方面努力发展。想要应用系统网络就必须要满足实时性的要求,要在一定的时间内完成对规定信息的发送,这个时间是指整个控制过程的实时性。因此,对网络性能指标的衡量不仅是指网络的速率,而是整个系统网络的实时性。其次网络通信不能中断,所以,DCS通常采用环形、双总线或是双重星形网络拓扑结构。为了满足对扩充性的要求,系统网络上最大节点数量应该比在用节点的数量高若干倍。这样系统网络运行在一个比较轻松的通信负荷状态,可随时增加新节点,不影响网络系统的可靠性和实时性。系统的运行中,节点的上、下网是随时可能发生的,尤其是在操作点。所以,导致网络的重构经常在进行。由此可见良好的系统网络具有较高的重构功能。

现代计算机技术的发展,使更多技术应用到DCS中,如现场总线,发展的很快,有人设想它将取代DCS成为主角。但事实证明此想法是不可靠的,时至今日,DCS在造纸行业仍有较强的生命力。

纸的消费水平是衡量一个国家现代化水平和文明程度的标志,我国经济的发展促进了造纸工业发展,我国已成为世界造纸工业生产、消费和贸易大国。我国造纸产业面临资源约束、环境压力等问题,主要表现在:规模不合理,效益水平低,优质原料缺口大,对外依存度高,资源消耗高,污染重,装备研发能力差,先进装备依靠进口。

和造纸发达国家比,我国仍处在造纸装备制造和控制水平较低阶段。无论是传感器、变送器、自动控制单元、还是控制系统集成、综合管理信息系统,都相对落后。

国产DCS起步较晚,局限于某些的行业。不像国外品牌得到各行业广泛地应用,与制造设备实现完美的集成。仍存在不少问题,如:

①自动化企业急功近利,投入低,人员不稳定,不能形成长期有效积累;

②自动化企业规模小,无核心技术,产品系列不健全;

③自动化企业对现代工艺了解不完善,不能与制造设备达到有效集成,使其最大地发挥功能。

2造纸DCS控制系统的设计

2.1系统工程设计

系统工程设计是为能更好地使用DCS,设计人员要熟悉造纸工艺,和用户良好的沟通能得到满意的控制效果[2]。将被控制的造纸生产过程分为若干个区域和单元,了解其特性。对系统中的串级控制回路、简单控制回路和前馈控制回路及复杂控制回路和多变量控制回路进行估算。对DCS的应用目标和要求进行控制。选定数字过程控制系统策略应用于造纸生产过程。

2.2集散型控制系统的设计途径

DCS的设计途径有两种:

①DCS供应商提供技术指导和软硬件,软件编程、组态以及设计调试都是由设计单位完成;

②以DCS供应商为主导,根据设计单位提供的资料进行详细的设计,完成应用软件的编程、组态、设计和调试等;

2.3造纸过程的系统控制策略

在整个造纸过程控制模型中它属于比较复杂的,不但有各个子控制系统,而且还有大闭环境控制系统。各个子系统的控制对象不同,所使用的控制策略也有所不同。引进的造纸机大多都是滞后小、车速高的高速纸机,采用的算法也比较复杂。应用的策略有:

2.3.1最优解耦控制

这种算法是针对系统的动态特性进行综合考虑的,对所处理系统满足状态解耦条件的没有要求。描述如下:

考虑参考模型:

s

线性定常系统:

系统输入输出的传递函数为对角阵:

由此可见,各个系统之间是解耦的。参考模型可以分解为:

最优的解耦控制器为:

最后得到目标函数为:

取这些数值中的最小值,然后将单变量控制推广到多变量控制,和解耦控制相结合运用到纸机的控制中。

3造纸DCS系统的实践研究

3.1DCS系统的安装设计

DCS系统的安装设计,首先要对整个控制室、机柜室进行合理的设计及布置,包括:控制室及机柜室的位置的选择,房间大小的设计,电缆桥架的布置,电缆桥架进入控制室、机柜室的预留洞的位置和大小,控制站布置、控制柜设计、电源柜布置和UPS设计。以及对控制柜内部的接线进行设计,工程师站和操作站的布置,通讯线的敷设设计。

在系统的整个安装设计过程中要注意:

①控制室及机柜室的布置:针对造纸行业的操作特点,控制室应布置在操作侧,一般位于靠近网的部位[3]。机柜室一般位于控制室下方,便于调试及检修,控制柜应该和供电柜分开布置于机柜室,避免相互干扰。控制台以及椅子应该符合人体工程学的设计要求,不影响操作工的身体健康。

②UPS容量设计:UPS是DCS系统能否正常运行的重要环节,容量太小,会影响供电时间、DCS数据保存备份等工作,也会影响重要仪表的工作,从而影响纸厂的生产,容量过大则会增加资金的投入,所以要进行科学合理的设计。

③控制电缆的选型:控制电缆,应该选择带屏蔽作用的软线。硬线强度大,难以布线施工,增加工作负荷及工作量。而软线则能够容易地接线和敷设,投资也小。电缆的屏蔽作用能够很好的疲敝掉工厂内错综复杂的干扰信号,保证变送器传送到DCS的信号的准确性,可靠性和稳定性,提高DCS输出到执行机构的信号的控制精度,使整个控制系统无短板,达到更高的控制水平,从而提高产品的质量。

4总结

当今的造纸工业正在朝着信息控制技术高度集成的自动化方向发展,DCS对我国造纸工业的发展起着至关重要的作用,相信随着我国装备制造业的高速发展,以及信息产业的突破攻关,国产DCS也会在造纸工业得到更多地应用,从而推动我们引以为傲的,曾经的四大发明之一的造纸术的全面发展,使现代造纸产业更节能,更高效,更环保。

(责任编辑:硅谷网·)

上一篇:压裂设计软件(FracproPT)在延长气田的应用

下一篇:耿际华:计算机C语言编辑程序技巧探讨 对“硅谷杂志:造纸厂造纸过程DCS控制系统的实现探讨”发布评论

名医汇

海外就医收费标准

名医汇

名医汇