一、DCS系統(tǒng)的作用

1、擴大生產(chǎn)規(guī)模
現(xiàn)代企業(yè)為了提高市場競爭力、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，正逐步向大型化、高度自動化發(fā)展。
理論上所有生產(chǎn)過程可由人來判斷并進行手動控制，在老式、低速生產(chǎn)線上經(jīng)常可以看到這種控制方式。但在現(xiàn)代化、高速運行生產(chǎn)線上再熟練的操作人員也根本不可能跟上快速運行設(shè)備的節(jié)奏，根本不可能達到及時控制生產(chǎn)工藝參數(shù)的要求，而且再熟練的人員也會犯錯，一旦出錯可能會對生產(chǎn)設(shè)備產(chǎn)生災(zāi)難性的影響。
所以越先進的生產(chǎn)線，就越需要一套先進的自動化控制系統(tǒng)去實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確地調(diào)整生產(chǎn)中重要的工藝參數(shù)，或在緊急突發(fā)事件中快速響應(yīng)以保護生產(chǎn)線上昂貴的設(shè)備，這種控制系統(tǒng)就是我們所說的DCS系統(tǒng)。
2、配合先進設(shè)備使用
現(xiàn)在許多新型的制漿、造紙設(shè)備必須配合自動化控制系統(tǒng)使用，比如鼓式碎漿機、纖維分級篩、多園盤白水回收裝置、蒸汽冷凝水系統(tǒng)以及QCS系統(tǒng)等等。這些設(shè)備從設(shè)計上就摒棄了人工操作的方式，只有通過自動化控制系統(tǒng)才能使這些設(shè)備發(fā)揮功用。
3、強化生產(chǎn)管理
生產(chǎn)過程中的歷史數(shù)據(jù)、趨勢、報表、報警信息對生產(chǎn)管理具有不可估量的意義。傳統(tǒng)人工記錄既不準(zhǔn)確也不及時。現(xiàn)在由自動化控制系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的采集和整理歸檔，并可向智能工廠直接提供這些數(shù)據(jù)，實現(xiàn)指導(dǎo)、分析生產(chǎn)管理。
4、提高產(chǎn)品質(zhì)量
好的產(chǎn)品質(zhì)量必須是由連續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)線實現(xiàn)的。自動化控制系統(tǒng)最主要的目的就是為工藝生產(chǎn)提供穩(wěn)定的保證。
5、降低生產(chǎn)成本
同樣，連續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)線生產(chǎn)成本是最低的。自動化控制系統(tǒng)有效有效的避免了頻繁啟停帶來的資源浪費，同時還在生產(chǎn)中提供最合理的生產(chǎn)原料配比。另外，自動化控制系統(tǒng)還節(jié)約了大量的重復(fù)勞動，節(jié)約了人力資源。

二、DCS系統(tǒng)的組成
DCS系統(tǒng)通常由五部分組成：過程站、I/O單元、操作站和工程師站、通訊網(wǎng)絡(luò)、操作控制軟件。
過程站
過程站一般又稱為控制器，是自動化控制系統(tǒng)中的核心部件。主要擔(dān)負的功能有：各種信號的處理和計算、各種控制算法的計算和實現(xiàn)、邏輯功能的計算和實現(xiàn)；網(wǎng)絡(luò)功能的實現(xiàn)、報警信息的處理、歷史數(shù)據(jù)的處理等等。
過程站的各種功能的實現(xiàn)必須結(jié)合相應(yīng)的平臺組態(tài)軟件。在平臺軟件中對過程站進行功能、網(wǎng)絡(luò)、報警、歷史數(shù)據(jù)處理等組態(tài)及下載后，過程站開始各作。
合理選擇控制器，就能合理選擇最合適的控制系統(tǒng)。對控制器的基本要求是：足夠合理強大的功能、經(jīng)得起考驗的電氣和機械性能、開放的通訊體系、合理的價格。
過程站必須具有的功能：
● 邏輯連鎖功能；
● 報警監(jiān)視；
● 復(fù)雜控制運算功能；
● 模擬量值計算；
● 開關(guān)量值計算；
● 趨勢、報表、統(tǒng)計功能。




過程站

I/O單元

現(xiàn)場儀表傳送的是4-20mA或0-10V的模擬量信號，現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)接受的也是這樣的模擬量信號，而過程站所能識別和處理的是2進制的數(shù)字信號，因此儀表和電氣設(shè)備的信號的輸入輸出需要相應(yīng)的I/O單元來實現(xiàn)。I/O單元的主要功能就是將現(xiàn)場儀表或電機的輸入電信號轉(zhuǎn)換成過程站能識別的數(shù)字值。同時，將過程站處理后的數(shù)字值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號輸出到現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)和電機。

I/O單元必須要具備足夠穩(wěn)定的電氣和機械性能才能勝任在各種條件下正常工作，比如強電磁干擾、嚴(yán)重的水蒸汽和灰塵、高頻振動、浪涌等等。

I/O單元還必須要能實現(xiàn)靈活布置，可根據(jù)需要布置在任何地方。高度可靠要求的DCS系統(tǒng)中I/O單元還必須具有故障的自診斷功能、寬電熱插拔、冗余等功能。

操作員站和工程師站

操作員站是一臺用于操作、監(jiān)視、報警、趨勢顯示、記錄和打印報表的PV機。操作員站通常裝有操作軟件以完成上述功能，并且是通過通訊網(wǎng)絡(luò)同過程控制站相連。

工程師站是一臺用于組態(tài)過程控制軟件，診斷、監(jiān)視過程控制站運行情況，供QCS工程師開發(fā)、測試、維護DCS系統(tǒng)使用的計算機。根據(jù)系統(tǒng)規(guī)模大小，操作員站要求能夠靈活布置。在小規(guī)模的應(yīng)用中通常將操作員站兼作工程師站。

通訊網(wǎng)絡(luò)

DCS中一般采用兩層通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：過程級和操作級。

過程級通訊網(wǎng)絡(luò)：現(xiàn)場I/O模塊，特別是模擬量的采樣數(shù)據(jù)(機器代碼，213/掃描周期)十分龐大，同時現(xiàn)場干擾因素較多，因此應(yīng)該采用數(shù)據(jù)吞吐量大、抗干擾能力強的網(wǎng)絡(luò)通訊標(biāo)準(zhǔn)，一般也成為現(xiàn)場總線通訊標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)場總線硬件基于R485等工業(yè)設(shè)備上廣泛支持的通訊方式，符合現(xiàn)場通訊的要求。

操作級通訊網(wǎng)絡(luò)：I/O的采樣數(shù)據(jù)經(jīng)CPU轉(zhuǎn)換后變?yōu)檎螖?shù)據(jù)或?qū)嵭螖?shù)據(jù)，在操作級網(wǎng)絡(luò)上傳輸。因此操作級網(wǎng)絡(luò)可以采用數(shù)據(jù)吞吐量適中、傳輸速度快、連接方便的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。同時因操作級網(wǎng)絡(luò)一般布置在控制室內(nèi)，為抗干擾的要求相對較低。支持TCP/IP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)就是一種常用的操作級通訊網(wǎng)絡(luò)。

海天DCS系統(tǒng)使用的操作級通訊網(wǎng)絡(luò)為工業(yè)以太網(wǎng)。介質(zhì)有光纖、粗纜、雙絞線多種。過程級通訊網(wǎng)絡(luò)為PROFIBUSDP網(wǎng)絡(luò)。





軟件

DCS系統(tǒng)的軟件分為兩種：操作軟件和組態(tài)編程軟件。

操作軟件安裝在操作員站上，由普通操作員，實現(xiàn)對生產(chǎn)線設(shè)備和工藝參數(shù)的控制。

組態(tài)編程軟件安裝在工程師站上，實現(xiàn)DCS系統(tǒng)的設(shè)計組態(tài)和系統(tǒng)的維護。

DCS組成部分中的前4點是構(gòu)成一個DCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)，而軟件才是一個DCS系統(tǒng)的靈魂，操作方便、美觀、安全、易學(xué)、符合用戶生產(chǎn)需要的軟件才是一個合格的DCS系統(tǒng)軟件。

海天斯威福特具有多年專注于制漿造紙行業(yè)自控領(lǐng)域的先進經(jīng)驗，海天斯威福特通過各種大小紙機自動化控制系統(tǒng)項目的成功應(yīng)用。已經(jīng)提煉出用于各種制漿造紙生產(chǎn)線的控制軟件模塊。

這些控制模塊一方面都經(jīng)過了現(xiàn)場的反復(fù)測試，將會極大地縮短調(diào)試時間和試車成本。

另一方面是海天與用戶長期溝通的集大成。能充分滿足中國制漿造紙用戶使用習(xí)慣和要求。

三、海天制漿、造紙行業(yè)解決方案

海天自動化系統(tǒng)最顯著的特點就是自由的伸縮。我們將為用戶量身定做最適合的自動化控制系統(tǒng)，當(dāng)然，可以是控制局部工藝或設(shè)備的小型系統(tǒng)，可以是控制部分工藝或設(shè)備組的中型系統(tǒng)，還可以是貫穿全廠的，從制漿到成紙，從堿回收到水處理的大型控制系統(tǒng)。

1、蒸煮自動控制系統(tǒng)

在高溫、高壓及強堿作用下，料片發(fā)生脫木素反應(yīng)，將料片中的纖維細胞（紙漿）分離出來。蒸煮過程主要控制堿液計量、蒸煮升溫曲線、自動小放汽、H因子及K值預(yù)報，以達到穩(wěn)定、優(yōu)化蒸煮工藝的目的。
一般蒸煮方式分為蒸球蒸煮、立鍋蒸煮或連續(xù)蒸煮。

主要控制功能:

◆ 蒸煮液制備控制；

◆ 蒸煮升溫曲線控制；

◆ 蒸煮壓力報警；

◆ 檢測H因子，自動補償蒸煮終點；

◆ 鍋爐氣壓低于控制值時，自動補償蒸煮時間。



▲ 蒸球蒸煮自動控制

·蒸煮液制備控制；
·蒸煮升溫曲線控制；
·蒸煮壓力報警；
·檢測H因子，自動控制蒸煮終點；
·蒸球氣壓低于控制值時，自動補償蒸煮時間。




▲ 立鍋蒸煮自動控制

·蒸煮液制備控制
·蒸煮升溫曲線控制；
·小放汽控制；
·檢測H因子，自動控制蒸煮終點。




▲ 連續(xù)蒸煮自動控制

·蒸煮液制備控制；
·喂料計量控制；
·反噴控制；
·蒸煮壓力及溫度控制；
·檢測H因子，蒸煮立管液位控制。


2、洗選漂自動控制系統(tǒng)

篩選：將煮好的粗漿中的重雜質(zhì)、未煮熟粗渣利用壓力篩篩選分離除去，得到純凈的良漿。篩選過程主要控制進漿濃度、篩選壓差、排渣量。
洗滌：利用真空置換洗滌或壓榨置換洗滌方式漿紙漿中的廢水（黑液）分離出來，得到干凈的良漿供漂白；分離出來的高濃度、高溫度黑液供堿回收系統(tǒng)回收蒸煮化學(xué)藥品。通常采用真空洗漿機或壓榨洗漿機，主要控制進漿濃度、洗漿機及黑液槽液位、清水用量及溫度。
漂白：使用含氯漂白劑（氯氣、次氯酸鹽）或者無氯漂白劑（氧氣、雙氧水）將洗凈的紙漿中的木素發(fā)色基團破壞溶解除去。漂白過程主要控制藥液計量、反應(yīng)溫度、壓力、進漿濃度、PH值，達到穩(wěn)定紙漿白度同時降低纖維降解目的、減少原料浪費和污染環(huán)境。




▲ 篩選自動控制

·進篩選系統(tǒng)濃度和流量控制；
·篩選系統(tǒng)排渣率控制；
·篩選系統(tǒng)稀釋水量控制；
·篩選設(shè)備進出口壓差控制；
·篩選設(shè)備自沖洗操作和設(shè)備連鎖控制。