ABB集成自动化控制系统在造纸厂的应用

ABB集成自动化控制系统在造纸厂的应用
发布时间：2023-04-04T02:55:20.020Z 来源：《新型城镇化》2023年4期作者：孟令强[导读] DCS集散控制系统在造纸行业内有着相当广泛的应用价值，将DCS系统与造纸自动化控制系统相结合，不但能够发挥集中显示以及分散控制的传统性能优势，并且在计算机技术不断发展与更新的背景下，DCS系统更进一步的凸显出了可供数据融合的系统平台特点，其在实际应用中所表现出的信息化、人性化功能、可扩展性、兼容性以及开放性特点，不但能够面向造纸行业提供高品质的过程控制功能，
同时也为造纸工厂管理、企业信息自动化建设提供了坚实且可靠的基础与支持。

山东丰源中科造纸有限公司山东枣庄 277300
摘要：ABB工业自动化为控制系统、工厂优化及特殊的行业应用，提供集成解决方案和服务，以帮助过程工业的全球客户提升他们所在业务需求方面的盈利能力、资本生产率、风险管理和全球责任。

造纸过程自动化系统的发展趋势是传感器整合到设备中；更侧重过程分析；具有可供数据整合的信息系统，质量控制和工艺控制日益通过DCS工具来联系和实现。

这将改善工艺控制并且可以更快地进行扰动分析，确定技术上种种复杂的相互关系。

关键词：质量控制系统；自动化；传感器；过程分析；信息系统；发展趋势；
DCS集散控制系统在造纸行业内有着相当广泛的应用价值，将DCS系统与造纸自动化控制系统相结合，不但能够发挥集中显示以及分散控制的传统性能优势，并且在计算机技术不断发展与更新的背景下，DCS系统更进一步的凸显出了可供数据融合的系统平台特点，其在实际应用中所表现出的信息化、人性化功能、可扩展性、兼容性以及开放性特点，不但能够面向造纸行业提供高品质的过程控制功能，同时也为造纸工厂管理、企业信息自动化建设提供了坚实且可靠的基础与支持。

1 DCS的优越性
1.1自主性：系统上各工作站是通过网络接口连接起来的，各工作站独立自主地完成自己的任务，且各站的容量可扩充，配套软件随时可组态加载，是一个能独立运行的高可靠性子系统。

我们还可以根据生产过程的需要，自己编写软件，组态加载，扩充系统。

1.2协调性：实时高可靠的工业控制局部网络使整个系统信号共享（例如QMS站输出的定量、水分、厚度数据，可以被其他相关工作站共享调用），各站之间从总体功能及优化处理方面具有充分的协调性，从而使配浆、上浆、上网、成形、压榨脱水、烘干、软辊压光、卷取成纸等造纸工艺流程获得优质高效的自动化控制。

1.2在线性与实时性：通过人机接口和I/O接口，对过程对象的数据进行实时采集、分析、记录、监视、操作控制，可进行系统结构、组态回路的在线修改、局部故障的在线维修。

2 基于DCS的造纸自动化控制系统硬件设计2.1 ACN控制器
DNA控制系统的设备核心为基于ACN的控制器装置。

考虑基于DCS的造纸自动化控制系统的功能运行实际情况，在ACN控制器装置选型上以美卓ANC控制器为核心，该装置为基于X86系列的CPU中央处理器装置，可满足冗余使用功能，并根据不同功能分为带硬盘结构以及不带硬盘结构这两种类型。

2.2 湿部机柜室
在湿部机柜室的配置过程当中，AD01配置ACN-PO设备，对应IP地址为192.168.0.2，具备备份以及诊断的功能，可负责面向A系统数据进行管理备份，同时提供系统功能诊断操作界面作为支持；A1A1配置ACN-PO设备，对应IP地址为192.168.0.46，具备报警功能，负责面向A系统进行各类报警支持并面向操作站点进行反应；A1W1配置ACN-PO设备，对应IP地址为192.168.0.31，具备Web服务器功能支持，面向系统操作界面提供帮助信息功能支持；AL01～03配置ACN-RT设备，对应IP地址为192.168.0.5，具备通讯站功能，负责实现过程控制系统与传动控制系统的通讯功能支持。

3 基于DCS的造纸自动化控制系统软件设计3.1 系统站点设计
在基于DCS的造纸自动化控制系统软件设计的过程当中，基于Mesto DNA站点的使用具有高度的灵活性特征，控制器可以根据实际需求将多个功能集成运行在一个站台中。

在基于DCS的造纸自动化控制系统中，ACN可以在发挥过程控制站功能的同时，兼具通讯站、操作站、报警站以及备份站等相关功能。

在此基础之上，充分考虑系统容量以及项目预算，对站点功能进行合理分配。

4 整PaperMiner数据分析系统
在上面的色彩图中，较少量的特殊信息就足以进行有意义的分析了。

但在纸张生产当中这是个例外，起码在一定程度上是这样。

通常情况下，相互关系很复杂而且很难确定，尽管（或者说因为）可以获得大量的数据。

比如说，“在什么样的过程条件下可以获得良好的适印性”这样一个问题，就不是用简单的方式所能够回答的。

这些问题以及类似的问题就是PaperMiner的有代表性的任务，虽然首先要为
PaperMiner收集和准备数据。

PaperMiner能够从这个信息库中获得它想要的信息。

PaperMiner提供了许多分析方法，其中最重要的方法是所谓的“自组图（SOM）”和“决策树（DT）”，它们来源于“机器学习法”这一领域。

有了这些方法，既可实现基于模型预测，又可对过程中的相互关系有更深入的洞察。

在“自组图（SOM）”的案例中，系统是从一系列的数据集开始的，一个母卷的数据集可能就包含了数以百计的数据，并以二维显示的方式再现出来。

在这个显示当中，给每个数据集都分配了一个点。

例如JX-300XP控制系统是浙江中控技术股份有限公司SUPCON WebField系列控制系统之一。

系统应用范围已经涵盖造纸、化工、炼油、石化、冶金、电力等工业自动化行业。

JX-300XP控制系统简化了工业自动化的体系结构，增强了过程控制的功能和效率，提高了工业自动化的整体性和稳定性，最终使企业节省了为工业自动化而做出的投资，真正体现了工业基础自动化的开放性精神，使自动化系统实现了网络化、智能化、数字化，突破了传统DCS、PLC等控制系统的概念和功能，也实现了企业内过程控制、设备管理的合理统一。

融合各种标准化的软、硬件接口，用户在不同层次上可以通过OPC数据交互协议、TCP/IP网络协议等开放接口与DCS进行信息交互。

通过Modbus、PROFIBUS-DP、HART、HostLink等多种协议的网际互联，方便地接入先进的现场总线设备和第三方集散控制系统、逻辑控制器等。

先进的设备管理功能（AMS），能对现场总线的智能变送器进行参数设置等项目实现自动管理，达到了设备管理和过程控制的完美结合。

JX-300XP控制站的电源、主控制卡、数据转发卡、模拟量卡和部分开关量卡均可按不冗余或冗余的要求配置。

系统的电源、通信总线、主控制卡、通信接口卡、I/O卡件均支持1：1 热冗余。

一旦工作模块发生故障，能自动无扰切换到备用模块工作，JX-300XP系统采用成熟的计算机网络通讯技术，构成高速的冗余数据传输网络，实现过程控制实时数据及历史数据的及时传送。

同时，它实现了多种总线兼容和异构系统综合集成，各种国内外DCS、PLC及现场智能设备都可以接入到JX-300XP控制系统中，使其成为一个全数字化、结构灵活、功能完善的开放式集散控制系统。

最大系统配置支持63个控制节点和72个操作节点，数据规模可达20000点。

结束语
现代意义上的造纸工业作为系统性工程，涵盖电厂、化工厂、整理段、纸机段等相关部分，各个部分相互联系与制约，是一个有机整体，并且流程间对协调性以及可靠性的要求是非常高的。

从这一角度上来说，一套适宜于造纸工业的自动化控制系统对促进产品质量、生产效率提升，同时达到节能降耗目的，控制污染有非常重要的意义与价值。

与其他传统意义上的控制系统相比，基于DCS的集散控制系统引入计算机技术对生产全过程进行集中监测与控制，系统具备组态灵活、控制功能完备、显示操作集中、人机操作界面友好等一系列特点，因而在造纸工业中有着非常突出的应用价值，值得引起业内人士的广泛关注与重视。

参考文献：
[1]罗佐帆，黄一峰，谢清若，等.自动化控制系统在造纸行业节能改造中的应用及发展[J].大众科技，2019，21（10）：35-37.。