北京和利时系统工程有限公司

    随着社会的进步，制浆技术朝着提高得率和减少污染的方向发展，而制浆设备已向大型、高速、连续化、自动化方向发展。我国的一些纸业公司也大力采用新技术、新设备，提高自动化水平。如晨鸣纸业集团草浆生产线，采用芬兰奥斯龙公司的筛浆机和除砂器；控制部分除蒸煮和碱炉部分外，整个工艺过程采用北京和利时系统工程股份有限公司的SmartPro分布式控制系统，生产线已于己于2001年6月正式投入生产运行。

一、工艺简介

草浆生产线和碱回收生产工艺，可分为如下几个部分：

    蒸煮部分：蒸煮的作用是将原料中的纤维素和其他物质溶开，蒸煮设备有：蒸球、立式蒸煮锅，连续蒸煮器。晨鸣纸业集团草浆生产线采用的是立式蒸煮锅，控制系统由工艺装置厂家总包。
    筛选洗浆部分：制浆的方法多种多样，但在制浆的过程中难免会带有夹杂物，如未分蒸解分、粗纤维束、粗木条，或泥砂、沉淀物、铁锈等杂物。这些杂物如果不除去，不仅会损坏机器使生产不能正常进行，而且会纸页或其他最终产品出现严重的质量问题。晨鸣纸业集团草浆生产线采用芬兰奥斯龙公司的筛浆机和除砂器。筛浆机和除砂器部分自动化较高。筛浆机控制：主要流程如下：

    漂白部分：未经漂白的纸浆一般带有或深或浅的颜色，经过漂白的纸浆不仅提高了纸张的白度，而且提高了纸浆的纯度，增加了耐用性。所以漂白是很重要的环节。
    碱回收过程基本包括蒸发、燃烧和苛化三个过程。碱回收是将提取的黑液经蒸发浓缩到50%以上的浓度，送入碱回收炉进行燃烧，将有机物出去，余下无机物为碳酸钠和硫化钠，呈熔融状再经溶解澄清后成为绿液，然后加石灰苛化成为氢氧化钠，并与苛化生成的白泥分离，最后得到白液，供蒸煮用。
汽机部分：包括电机控制和汽机保护。
    该生产线接入SmartPro控制系统的传感器和执行机构有：电动机、电磁阀、调节阀、压力、流量、浓度、湿度、电流，其中一些信号参与PID调节。

二、SmartPro控制系统

由四个控制站、四个操作员站（其中一个兼做工程师站，另两个作为冗余服务器）。其结构图如下：

本系统中共有AI信号343个、AO信号66个、DI信号303个、DO信号327个。

1、控制器FM811： 为32位、34M内存的高性能控制器，采用32-bit 微内核的QNX实时操作系统。

2、 指令表语言 顺序流程图 梯形图 功能图

?结构化文本语言
    由一些关键字和相应操作指令组成，包括：符号（关键字、运算符、修饰符、操作数）、语句（表达式、控制语句）、函数和函数块等，可按字符行为单位编写控制方案。
?指令表语言
    为最直接操作的编程的语言，具有丰富的变化，是最基本的计算计编程语言。
?顺序流程图
    用来连接连续控制/逻辑控制和输入输出监视功能，以描述和控制过程事件顺序操作，适合于需要多个状态控制的事件。一个SFC是由一系列操作步(step)和转移(transition)组成，每个操作步包含一组影响过程的动作(action)。支持并发序列和各种限定符，每个动作的实现可以由四种语言内任一种编写。
?梯形图
    一种专门用于基本逻辑控制的连续执行语言。由一些触点（常开、常闭、正传感、负传感、反转）、线圈（输出、单稳态、锁定、解锁、跳转）、连线及定时器、计数器、步序器组成。它擅长于快速执行离散逻辑，包括马达控制、连锁、随意检查、以及简单的顺序控制。
?功能块图
    是用图形形式功能块语言编制的用于完成一定运算或控制功能的程序。由基本功能块、连线、输入输出端子及段组成，它以图形方式表示，并规定了所有功能模块的调用顺序和相应模块运算所需的参数。

3、操作员站

    美观、实用的操作员界面使操作员能对过程进行全面的监控。操作员站是基于工作的高性能计算机。它具有窗口技术的用户界面、高分辨率和全图形的特点。软件为操作员提供了如下功能：

  * 过程信息的表达          *手动控制对话         *事件和报警处理
  *历史数据的曲线表达       *系统状态监视和显示

4、 工程师站

    工程师站是可由操作员兼做，可离线工程服务、在线编辑、维护和故障跟踪，可获得很高的工作效率和质量。工程师站的功能包括：

  *工程结构           *图形式编程      *画面组态      *历史趋势组态
  *在线修改及扩展     *调试            *故障跟踪      *报警组态

三、系统的组态   

    系统的组态包括控制器中数据库的组态和控制程序的编制以及操作站画面的组态三部分。
    在对生产工艺流程中每一台设备的控制要求，设备间的相互联锁，起动与停止操作，故障后的处理，所需监控的参数等进行全面分析的基础上确定全生产线和各台设备的控制要领。这是控制程序的设计依据。
    草浆和碱回收生产线参照生产工艺流程的自然分段将生产工艺分成若干个个工艺段，每个工艺段对应一个程序段和一幅过程画面。为了全线操作和监控的方便，另外还增加了多幅辅助画面。
    每幅画面按工艺流程表示出了该工艺段的流程，段内的主体设备、泵、阀、管道、操作软键和我们所需监控的各种参数。操作员通过各类过程画面：
   
    (1) 可以全面、直观、同时监控该工艺段设备的状态和运行参数；
    (2) 可以通过软键对该工艺段进行起动/停止操作以及规定的其它操作；
    (3) 通过指定目标，画面，下部的动态键为各类目标提供许多种可能的操作功能，供操作员选择。例如PID的设定值、调节参数、极限参数的在线修改和设定。例如电动机进行手动/自动切换，手动起动/停止，闭锁条件的阻塞与解除阻塞等等；
    (4) 用窗口叠加画面显示过程参数曲线可以观察参数的动态过程。
    上述功能可以看出过程画面在运行，调试、检查设备故障时是很有用的。而组态这种过程画面却是很容易的，只要在操作员站上调用图素库中的各种目标图形进行放大、缩小、剪切、拼接、连接即成。因此该系统的操作界面是十分友好的。
    控制程序是在离线状态下，在工程师站的FCB编辑器中进行图形化编程。工程师站中有丰富的功能块库，在数据库组态完成后，从库中调出所需要的功能块，将功能块的输入输出连接起来，设定参数，转换成源码，离线编程即完成。
控制程序的编制，鉴于篇幅限制不可能介绍大段的程序，只能举一个具有比较独立功能的程序作些说明。为了便于组态，为电机、电磁阀编制专用功能块，便于统一调用，下图为专为电机控制设计的功能块。这样组态方便，条理简洁清楚。

在顺序控制SEQUENCE中的程序如下，省略了一些程序步，步中逻辑以文字形式表达更为清楚。

控制过程说明程序开始：

    1、 关闭沉砂阀2
    2、 打开排砂阀1和冲洗阀3除砂器开始排砂，并延时10秒。
    3、 关闭排砂阀1
    4、 打开排气阀4除砂器开始排气，并延时15秒
    5、 关闭冲洗阀3和排气阀4。
    6、 打开沉砂阀2除砂器开始沉砂，并延时15分钟。至此完成一个循环。

四、系统的调试与运行

    将离线编好的数据库和控制程序下载入控制器，将操作员站软件运行，便可进行系统的调试。

    1、在电机不通电的情况下，首先操作站上过程画面中进行目标操作，检查每一个DI，DO的状态与现场实际状态相比较，AI测量值与现场给定数值相比较，AO输出值与现场测到的数值相比较。检查接线有无错误，动作是否正常，数值指示误差是否在允许范围内。
    2、电机供电，马达控制器和条件端，在过程画面上点击出电机和阀的目标，在动态键上手动启动和停止电机的操作试验。
    3、在过程画面上用软键进行工艺分段的起动与停止的调试。
    4、工艺分段起动后，利用叠加趋势曲线的画面进行PID参数的整定。
    在调试过程中遇有问题，可利用I/O上的指示灯，过程画面上的状态与参数，SEQ的步进状态画面，以及工程师站上的动态跟踪等方法查找出现问题的原因。应当说，这些方法从多方面为用户提供了检查故障和错误的手段，调试还是很方便的。系统通电正常起，我们仅用一个月的时间，控制系统便基本上可以运行了，再用几天时间细调后控制系统便正式投运了。
    该系统自2001年6月投入生产使用以来，按工艺方面的要求经常修改，系统运行一直良好，SmartPro系统未出现过任何故障和误动作。系统安全可靠，操作方便，维护简单，大大地提高了自动化水平，也得到了操作人员的一致好评。