DCS在BCTMP制浆生产线中的应用.doc

DCS在BCTMP制浆生产线中的应用何照龙 张竹南(浙江中控技术股份有限公司，杭州 310053，中国)摘 要：BCTMP制浆工艺流程长，需要控制的设备多，联锁逻辑复杂。为了减轻操作人员负荷，提升操作人员分析联锁逻辑能力，降低系统维护人员的负担，简化复杂联锁逻辑，本项目利用中控ECS-100控制系统软件AdvanTrol-Pro2.65的精灵功能、动画动能和模块功能，实现了设备操作规范化，状态监视直观化，复杂联锁逻辑可视化。关键词：漂白化学热磨机械浆，ECS-100，AdvanTrol-Pro2.65, 精灵, 逻辑可视化 The Application of DCS in the Pulp Line of BCTMPHe ZhaoLong Zhang ZhuNan(Zhejiang Supcon Technology Co., Ltd., Hangzhou 310053, China)Abstract: The pulp line of BCTMP is very long. A lot of equipments need to be controlled, and the equipments have many complex interlock logics. In order to reduce the load of the operator, enhance the capacity of the operator to analyze the interlock logic, lower the burden of the system maintenance staff, simplify the complex interlock logics, the smart function, the flash function and the model function of the SUPCON ECS-100 control system software AdvanTrol-Pro2.65 have been used to achieve the standardization of operation, visualization of the equipment status and complex interlock logic.Keyword: BCTMP, ECS-100, AdvanTrol-Pro2.65, Smart, Visualization of logic0. 引 言BCTMP（Bleached Chemi. Thermo. Mechanical Pulp）是漂白化学热磨机械浆。它是以TMP工艺为基础，在TMP之前加入化学药剂处理木片，在TMP之后加上漂白工艺处理纸浆形成的一种先进的木片磨木浆工艺。BCTMP制浆生产线主要包含木片洗涤、预处理、精磨、筛选、浆渣处理、浓缩、漂白和洗浆。本项目需要控制的设备多，流程长，联锁复杂，有异构通讯。中控WebField系列产品运行稳定，控制可靠，可解决复杂联锁，可制定人性化操作界面，可处理异构通讯，是完成本项目的理想控制系统。1. BCTMP制浆过程BCTMP是用温和的化学品浸渍，经精磨，漂白后的高得率浆（得率高于85%）【1】。图1-1给出了一个BCTMP工厂主要设备的概况，为了更好地展示概况，在图中只显示了浆、水和蒸汽的主要流程。一个BCTMP制浆工厂主要包括：木片洗涤、预处理、精磨、筛选、浆渣处理、浓缩、漂白和洗浆以及热回收。图1-1 BCTMP流程本项目联锁复杂，设备极多，单DO双DI电机、泵有200台，单DO双DI开关阀有180台，调节阀和变频器有170台。2. SUPCON WebField ECS-100 介绍ECS-100控制系统是一种基于网络技术的控制系统。该系统融合了现场总线技术、嵌入式软件技术和先进控制技术，实现了多种总线兼容和异构系统综合集成。它由控制节点、操作节点及通信网络构成。控制节点是控制站、通讯节点等的统称；操作节点是工程师站、操作员站、服务器站、数据管理站等的统称；通信网络包括管理信息网、过程信息网、过程控制网和I/O总线。ECS-100系统过程控制网站点容量最高可达63个冗余控制站和72个操作节点，系统I/O点容量可达38000点。ECS-100控制系统具有数据采集、控制运算、控制输出、设备状态监视、报警监视、远程通信、实时数据处理和显示、历史数据管理、日志记录、事故顺序识别、事故追忆、图形显示、控制调节、报表打印、高级计算以及所有这些信息的组态、调试、打印、下载、诊断等功能。【2】本项目IO点数为2800点，根据ECS-100控制系统的特点，配置了两对主控卡，1#控制站控制木片洗涤、预处理、一段盘磨、二段盘磨、主筛选、预浓缩、浆渣精磨、浆渣筛选、浓缩和中浓漂白，2#控制站控制高浓漂白、洗浆、储浆塔、热回收和化学品。此外本项目含有9台异构通讯设备，分别是3台ANDRITZ盘磨机、3台ABB大电机、木片输送机、空压机、冷冻机。配置2块ProfiBus-DP通讯卡，1#通讯卡与3台ANDRITZ盘磨机、3台ABB大电机通讯，2#通讯卡与木片输送机、空压机、冷冻机通讯。本项目配置了1个工程师站，4个操作员站（双屏），3个打印机。整个项目的配置如图2-1所示：图2-1 BCTMP总体设计图纸3. 软件功能实现本项目流程长，设备多，联锁复杂。为了提高设备操作的正确率，降低操作人员的劳动强度，简化系统调试和维护的工作，结合ECS-100控制系统软件AdvanTrol-Pro2.65的精灵模板功能、动画功能和模块功能，统一了设备的操作，丰富了设备状态，可视化了复杂联锁。3.1 设备操作一致性ECS-100控制系统软件AdvanTrol-Pro2.65具有精灵功能。该功能简化了项目设计，实现了设备操作的统一和规范。利用该功能，一类设备只需创建一个模块，具体到某个设备，只需要替换设备号即可。图3-1显示了本项目中单DO双DI开关阀的精灵模板和控制模块。 单DO双DI的开关阀模板 单DO双DI的开关阀模块图3-1该模块的功能为：在手动模式，点击打开命令，阀门将打开。在反馈时间内，如果阀门开反馈闭合，关反馈断开，那么阀门打开成功，阀体显示绿色；如果超过反馈时间，阀门开反馈未闭合，或者开、关反馈同时闭合，那么阀门打开失败，阀体显示黄色。点击关闭命令，阀门将关闭。在反馈时间内，如果阀门关反馈闭合，开反馈断开，那么阀门成功关闭，阀体显示红色。如果超过反馈时间，阀门关反馈没有闭合，或者开、关反馈同时闭合，那么阀门关闭失败，阀体显示黄色。在自动模式下，功能如同手动模式，但是打开，关闭命令是由程序直接控制，操作人员不用干预。利用图3-1的精灵模板以及模块，在处理具体的开关阀时，将VALVE替换为阀门的设备号，再在流程图上引出来，那么一个开关阀的控制和显示都做好了。利用该功能做出来的设备具有统一的操作风格，减少了操作复杂程度，降低了误操率。3.2 设备状态直观性ECS-100控制系统软件AdvanTrol-Pro2.65具有丰富的动画功能，通过动画功能的搭配组合，可以实现用户对流程界面的复杂要求。本项目设备多，每个设备有多个状态，操作人员需要实时掌握每个设备的状态。利用ECS-100控制系统软件AdvanTrol-Pro2.65的动画功能，对电机、泵等动力设备，做如图3-2处理，使设备状态一目了然。图3-2如图3-2所示，每个设备用一个椭圆表示，在旁边标出设备号方便查找。在设备附近利用A、M表示设备模式，当设备处于手动模式时，出现M ；当设备处于自动时，出现A 。设备颜色方面，如图3-3所示，利用椭圆的前背景色搭配。当设备什么信号都没有时，设备状态为0，显示白色；当设备备妥未运行时，设备状态为1，显示外绿内白；当设备未备妥但运行时，可以认为是现场启动，设备状态为2，显示蓝色；当设备备妥且运行时，设备状态为3，显示绿色；当设备存在联锁条件时，设备状态可以使47，显示外绿内蓝；当设备故障或者信号故障时，设备状态大于等于8，红黄闪烁。图3-3将所有设备按照以上描述处理之后，操作人员可以方便地监测到设备状态。此外，还有利于提高操作人员水平，减少DCS维护人员的工作量。操作员可以根据这些状态，简单地判断出故障原因。如果设备没有显示备妥，那么可能是电气方面的原因，可以通知电气技术人员检查MCC柜状态；如果设备显示外绿内蓝，那么可能是工艺联锁方面的原因，通过后续介绍，可以判断出是哪个工艺条件不满足，做相应的处理后，再启动设备。3.3 复杂联锁逻辑可视化本项目设备多，联锁复杂。在设备启动前，每个联锁条件都必须满足；在设备运行过程中，如果有一个或几个联锁条件发生，那么设备将会停止运行。在设备启动时，可能会由于联锁条件的存在而导致设备无法启动，这时就需要查看到底是哪个联锁条件在制约设备的启动；另外在设备运行过程中，可能会出现联锁条件导致设备停机，并且这些联锁条件可能在停机之后就恢复正常，导致停机原因难以查找。为了降低大量设备的大量复杂联锁调试和维护难度，结合ECS-100控制系统软件AdvanTrol-Pro2.65的模块功能，利用首出模块，记录下产生联锁的第一个条件，再将这些联锁条件画成相应的流程图，关联到设备上，那么就可以方便地查找出设备停止的原因以及设备不能启动的原因。图3-4设备联锁图如图3-4，首出模块功能：当有几个联锁条件几乎同时触发时，记录第一个产生的联锁条件并保持，直到复位。利用该模块，既可以查找出是哪些联锁条件导致设备无法启动，有可以查找出是哪个联锁条件导致设备停机。如果在启动之前，设备显示外绿内蓝，那么证明该设备处于联锁状态，需要点击设备，弹出操作面板之后，点击面板上的FIRST_IN按钮，弹出该设备相应的联锁图。观察联锁图的左面I1至I8，看是哪个或哪几个为红色，那么就是这几个联锁条件导致该设备无法启动的，只需要将这几个联锁条件满足，那么设备就可以正常启动了。如果是正常运行的设备突然停止了，那么在设备重新启动之前，点击设备弹出操作面板之后，点击面板上的FIRST_IN按钮，弹出该设备相应的联锁图。观察联锁图的右面O1至O8，看是哪个为红色，那么对应的联锁条件就是导致该设备停机的第一个原因。查找出停机原因之后，做相应的处理，即可重新启动设备。利用首出模块和联锁图结合设备的不同颜色显示，操作人员可以方便地掌握每个设备的运行状态，使整个生产过程的监视变得十分容易。同时根据联锁图还可以掌握设备相关的工艺状况，对操作人员的能力提高起到了很大的作用，减轻了系统维护工作。由于该工艺可以实现间歇生产，所以需要频繁开机，如果没有该联锁系统，那么开机将是一件非常麻烦的事情。但是由于有了该联锁系统，使得整套设备的开车变得容易，平均每次开机只需要1个小时，提高了生产效率。4. 结束语本项目利用中控ECS-100系统配合上其自主研发的AdvanTrol-Pro2.65软件，实现了本项目的大量复杂联锁，人机界面人性化，设备操作规范一致化，状态直观化，复杂联锁逻辑可视化。自2010年11月投运以来，系统运行状况稳定，产品质量达到设计目标。该系统的成功投用降低了操作人员的劳动强度，提升了操作人员的工艺素质，提高了系统运行的可靠性与连续性。参考文献1 常青,孙秋菊.BCTMP的未来J.国际造纸, 2000(5):6571.2 高群涛,吕永杰,张竹南.WebField ECS-100 DCS在造纸项目中的应用J.电气时代,2009(3):100101.作者简介：何照龙，1988年出生，男，云南宣威人，2010年毕业