李勝廣，賈  磊，王德洲

1  引言
蒸煮過(guò)程是造紙工業(yè)中的一個(gè)重要環(huán)節，是復雜的化學(xué)化工過(guò)程，人工控制勞動(dòng)強度大，而且控制質(zhì)量難以保證，造成紙漿Kappa值波動(dòng)大，得率底，蒸煮過(guò)程的數學(xué)模型復雜，采用常規儀表也很難實(shí)現對蒸煮過(guò)程的自動(dòng)控制。我們基于亞控組態(tài)王6.0設計了間歇蒸煮過(guò)程的監控系統，該系統可以完成H因子的自動(dòng)計算和終值控制，具有自動(dòng)報警、自動(dòng)生成報表、保存歷史數據、在線(xiàn)修改溫度曲線(xiàn)等功能。
2  系統分析和H因子
蒸煮過(guò)程自動(dòng)控制中，由于飽和壓力和溫度有著(zhù)對應關(guān)系，漿的溫度可以近似的看作對應壓力下的飽和蒸汽溫度，漿溫度的測量要大大難于壓力的測量，所以控制壓力可以間接的控制漿的溫度。
如圖1所示，典型間歇蒸煮過(guò)程由預熱(a)，一次升溫(b)，短時(shí)小保溫(c)，二次升溫(d)，長(cháng)時(shí)間保溫(e)五個(gè)階段組成。

 
圖1  典型間歇蒸煮過(guò)程示意圖

紙漿蒸煮過(guò)程中的H因子是蒸煮相對反應速率對蒸煮時(shí)間的積分值，結合了蒸煮時(shí)間和蒸煮溫度兩個(gè)因素，用以控制蒸煮終點(diǎn)。在進(jìn)料量、用堿量、液比等因素相對恒定的情況下，只需對反應溫度和反應時(shí)間的相對關(guān)系進(jìn)行控制，使H因子相同，就可以得到硬度值相同的紙漿。相對反應速率常數KR(T)是以100℃（或其它溫度）的反應速率常數K作為1而與之相對比較的常數。
             (1)
                  (2)
式(1)中，K為脫木素相對反應速率；K0為反應常數（參加反應分子的碰撞率）；E為反應活化能 ；R為氣體常數；T為絕對溫度。

 
圖2  硬件系統圖

3  硬件系統
我們控制的對象是7個(gè)蒸煮罐和1個(gè)汽包，設計的系統采集的數據有7個(gè)罐的壓力、汽包的溫度、壓力，控制面板的每個(gè)罐的啟停開(kāi)關(guān)狀態(tài)，輸出控制執行器的閥位開(kāi)度。我們采用的是研華610工控機，內置華遠數據采集卡。利用HY1232 A/D板采集蒸煮罐的壓力和汽包壓力、溫度，利用HY6080 D/A板輸出控制執行器，利用HY6130 DO板控制自行設計的數碼顯示和報警電路，利用HY6110 DI板采集控制柜上各罐的啟停開(kāi)關(guān)，圖2為硬件系統圖。
4  軟件系統
由于系統控制點(diǎn)數多，畫(huà)面復雜，自行設計控制軟件難以完成相應的控制任務(wù)，所以我們采用國內先進(jìn)的組態(tài)軟件―組態(tài)王。組態(tài)王6.0比較原來(lái)的低版本具有如下特點(diǎn)：
(1)  增加了工程集中管理和工程加密，畫(huà)面和命令語(yǔ)言導入、導出功能。
(2)  畫(huà)面制作系統可以支持無(wú)限色和過(guò)渡色，使畫(huà)面更逼真；支持多種圖形格式；可視化動(dòng)畫(huà)連接向導通過(guò)可視化圖形操作，直接完成移動(dòng)、旋轉的動(dòng)畫(huà)連接定義。
(3)  報警和事件系統 報警系統全新改版，提供多種報警管理功能，還可以記錄應用程序事件和操作員操作信息。
(4)  提供一套全新的、集成的內嵌式報表系統，內部提供豐富的報表函數，用戶(hù)可創(chuàng )建多樣的報表。這個(gè)功能是低版本無(wú)法比擬的。
(5)  支持Windows標準的Active X控件（主要為可視控件），包括Microsoft提供的標準Active X控件和用戶(hù)自制的Active X控件。
(6)  遠程撥號與原有驅動(dòng)程序無(wú)縫連接，硬件設備端無(wú)需更改程序。
(7)  完全基于網(wǎng)絡(luò )的概念，是一種真正的客戶(hù)-服務(wù)器模式，支持分布式歷史數據庫和分布式報警系統，組態(tài)王的網(wǎng)絡(luò )結構是一種柔性結構，可以將整個(gè)應用程序分配給多個(gè)服務(wù)器，如指定報警服務(wù)器和歷史數據記錄服務(wù)器，這樣可以提高項目的整體容量并改善系統的性能。
利用組態(tài)王軟件的類(lèi)C語(yǔ)言和所帶的豐富的函數，可以很容易的進(jìn)行編程。系統畫(huà)面分為全景圖、報警圖、歷史曲線(xiàn)、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、報表、系統管理圖等。圖3為全景圖，從每一個(gè)罐的圖標上可以直接進(jìn)入各個(gè)罐的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)和相應的設置畫(huà)面中。

 
圖3  控制系統全景圖

數據報表是反映生產(chǎn)過(guò)程中的數據、狀態(tài)，并對數據進(jìn)行記錄的一種重要形式。既能反應系統實(shí)時(shí)的生產(chǎn)情況，也能對長(cháng)期的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行統計、分析，使管理人員能夠實(shí)時(shí)掌握和分析生產(chǎn)情況。 組態(tài)王提供內嵌式報表系統，工程人員可以任意設置報表格式，對報表進(jìn)行組態(tài)。組態(tài)王為工程人員提供了豐富的報表函數，實(shí)現各種運算、數據轉換、統計分析、報表打印等。我們設置了三種報警方式，分別為壓力超限報警、H因子終值報警、黑液回流報警，每當新報警發(fā)生時(shí)，系統就會(huì )以報警燈和報警鈴同時(shí)響應，并且在監控畫(huà)面中有字體閃爍，標志罐的號數和警報性質(zhì)，并且對報警記錄定時(shí)保存，以供制定工藝或者設定參數之用。
5  結語(yǔ)
本文所設計的控制系統已用于某造紙廠(chǎng)蒸煮過(guò)程的實(shí)際生產(chǎn)控制過(guò)程中，取得了良好的控制效果，提高了蒸煮的質(zhì)量和產(chǎn)量。計算機監控系統界面直觀(guān)，操作簡(jiǎn)單，控制質(zhì)量高，系統造價(jià)低，可以持續正常穩定的生產(chǎn)。

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