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造紙配漿自動(dòng)控制系統的設計與實(shí)現
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導讀:紙漿配漿采用絕干量比例控制方式,自治漿池和廢紙漿池的紙漿以一定的絕干量配比打入成漿池充分混合,同時(shí)送往造紙車(chē)間的成漿的濃度需要控制在工藝給定要求范圍內�？刂瞥绦虿捎米孕虚_(kāi)發(fā)的組態(tài)軟件DDCRun進(jìn)行設計,顯示操作程序使用VisualC++6.0開(kāi)發(fā),接口程序利用WinDriver進(jìn)行開(kāi)發(fā)。在本系統中,控制程序采用軟件組態(tài)方式實(shí)現。
關(guān)鍵詞:紙漿,軟件組態(tài),動(dòng)態(tài)鏈接庫,DDCRun
0.引言
隨著(zhù)造紙機車(chē)速的提高和設備的更新,原來(lái)的配漿箱方式配漿已逐步被管道配漿方式替代,而在管道配漿方式中,采用的三種配漿方式包括流量給定控制方式,比率自動(dòng)控制方式和絕干量配比自動(dòng)控制方式。配比自動(dòng)控制方式按參與配漿的絕干纖維量來(lái)計算和控制各種漿的配比,具有配漿效果好,漿種配比穩定等優(yōu)點(diǎn)。
1.配漿自動(dòng)控制系統總體設計
紙漿配漿采用絕干量比例控制方式,自治漿池和廢紙漿池的紙漿以一定的絕干量配比打入成漿池充分混合,同時(shí)送往造紙車(chē)間的成漿的濃度需要控制在工藝給定要求范圍內。為了保證生產(chǎn)的正常運行,防止成漿池缺漿和滿(mǎn)漿,在控制廢紙漿和自制漿的絕干量配比同時(shí),需要控制廢紙漿和自制漿的濃度和成漿池的液位。
2.配漿自動(dòng)控制系統的硬件設計
2.1 硬件結構
2.1.1濃度的檢測與控制
濃度計采用武漢宇通儀表有限公司的DBNZ-1200型的動(dòng)刀式紙漿濃度變送器,電動(dòng)調節閥選用上海中泰自動(dòng)化儀表廠(chǎng)的ZAZC型電動(dòng)調節閥。
2.1.2流量的檢測與控制
流量計采用上海光華儀表廠(chǎng)的LDG-150S型的電磁流量計,檢測精度為0.5%,長(cháng)時(shí)間測量累計誤差小于1%。伺服放大器采用上海自動(dòng)化儀表十一廠(chǎng)的ZPE-2010型伺服放大器,變頻器采用日本富士通公司的5000G11S/P11S變頻器。
2.2 硬件抗干擾技術(shù)
在此主要采用那RC濾波抗干擾技術(shù)。我們選用了光電隔離的多功能HY-6040A/D板,該板使用三總線(xiàn)隔離的形式,使其抗干擾能力大大增強。在此基礎上,我們在810接口板上設計了RC濾波電路。對于變化速度很慢的直流信號,在儀表輸入端加入濾波電路可使混雜于信號的干擾衰減至最小,這樣我們就有效的提高了系統的硬件抗干擾能力。參考網(wǎng)。
3.配漿自動(dòng)控制系統的控制策略
本配漿控制系統控制部分可分為絕干量配比控制;廢紙漿和自制漿濃度控制;成漿池液位的控制及聯(lián)鎖控制,各控制部分具有耦合作用。
絕干量配比的控制較為復雜,廢紙漿、自制漿的濃度、流量變化等都會(huì )對配比控制產(chǎn)生干擾,同時(shí)配比控制時(shí)又要考慮到節省能耗。通過(guò)對配比的分析,對配比中比重占較大的自制漿,我們將自制漿泵滿(mǎn)負荷運行,而讓廢漿泵根據給定的配比,采用帶有延遲環(huán)節的增量PID控制算法控制。
廢紙漿和自制漿的濃度的控制,由于兩者相互不影響,且受其他影響較少,我們分別通過(guò)控制相應電動(dòng)閥的開(kāi)度來(lái)控制加水量,從而控制紙漿的濃度。參考網(wǎng)。采用較為典型的閉環(huán)控制策略,控制算法采用增量式PID控制。
紙漿液位的控制,紙漿液位的控制是本控制系統的一個(gè)難點(diǎn),由于攪拌器的動(dòng)作及液位本身的不穩定,給液位控制帶來(lái)了困難。參考網(wǎng)。我們采用了帶聯(lián)鎖的液位寬限開(kāi)關(guān)控制策略:
3.1 以成漿池液位為主控制對象,設立成漿池液位高低限開(kāi)關(guān),成漿池液位高于高限開(kāi)關(guān)時(shí),自動(dòng)關(guān)閉廢漿池泵和自制漿池泵;如果成漿池液位低于低限開(kāi)關(guān)時(shí),根據自制漿池和廢漿池液位要求,確定是否啟動(dòng)廢漿池泵和自制漿池泵控制。
3.2 考慮到液位的波動(dòng),在對采集的液位數據進(jìn)行平均濾波的同時(shí),對限位開(kāi)關(guān)值設立寬限,寬限值的大小通過(guò)實(shí)際試驗確定。當液位波動(dòng)值小于寬限值時(shí),則不動(dòng)作;只有當液位變化值大于寬限值時(shí)才進(jìn)行相關(guān)動(dòng)作。
3.3 考慮到廢漿池與自制漿池的聯(lián)鎖要求,啟動(dòng)廢漿池泵和自制漿池泵時(shí)必須滿(mǎn)足:廢漿池和自制漿池的液位必須同時(shí)都大于設定的下限值。同時(shí),濃度控制電動(dòng)閥也產(chǎn)生聯(lián)鎖動(dòng)作。
4. 配漿自動(dòng)控制系統的軟件設計
在本控制系統中,軟件必須安全可靠,可移植性和可擴展性好,參數修改方便,調試簡(jiǎn)單。本系統軟件分為:控制程序,顯示操作程序,數據采集程序。各個(gè)部分分別開(kāi)發(fā),并通過(guò)DLL結合成一個(gè)有機整體。
控制程序采用自行開(kāi)發(fā)的組態(tài)軟件DDCRun進(jìn)行設計,顯示操作程序使用Visual C++6.0開(kāi)發(fā),接口程序利用WinDriver進(jìn)行開(kāi)發(fā)。系統軟件的各個(gè)組成部分通過(guò)DDL實(shí)現連接。
4.1 數據采集程序
WinDriver可用于各種接口程序的開(kāi)發(fā),在本系統中,我們 采用它開(kāi)發(fā)系統的數據采集程序的接口,我們首先使用驅動(dòng)程序開(kāi)發(fā)工具Windriver創(chuàng )建基于PCI/ISA的設備驅動(dòng)程序,在此基礎上,我們就可以在Visual C++中利用上述工具產(chǎn)生的硬件操作函數編寫(xiě)相應的數據采集程序。同時(shí)我們把數據采集程序做成DLL形式,DDCRun控制程序通過(guò)調用它實(shí)現控制程序和系統硬件的接口。
4.2 控制程序
在本系統中,控制程序采用軟件組態(tài)方式實(shí)現。具有大大縮短開(kāi)發(fā)周期,減輕調試復雜性,方便控制程序修改,系統易于維護等優(yōu)點(diǎn)。
DDCRun控制組態(tài)軟件是我們自行開(kāi)發(fā)設計的模塊化的控制組態(tài)軟件,它的各個(gè)模塊是以DLL的形式存在的。首先編寫(xiě)好控制程序需要的各個(gè)功能模塊DLL:增量式PID,加減運算,限幅運算,絕干量統計,條件開(kāi)關(guān),平均濾波等;然后將各個(gè)模塊添加到DDCRun;最后便可以根據控制策略進(jìn)行組態(tài)設計,設置控制參數和相應硬件接口板卡的地址。
控制程序通過(guò)調用WinDriver生成的數據采集程序與硬件直接聯(lián)接;與此同時(shí),在顯示操作程序中,通過(guò)調用DDCRun提供的接口函數,實(shí)現對控制程序各個(gè)控制模塊的輸入輸出讀寫(xiě)和控制參數的修改。
在系統調試過(guò)程中,我們只須通過(guò)軟件修改控制算法的參數即可達到預定的控制目標。
4.3 顯示操作程序
顯示操作程序是本系統必須的組成部分,具有以下特點(diǎn):界面簡(jiǎn)單直觀(guān),用戶(hù)操作方便,運行穩定可靠,滿(mǎn)足人體工學(xué)要求,采用面向對象的編程語(yǔ)言Visual C++6.0設計。根據要求功能模塊分為[主界面]、[流量濃度曲線(xiàn)]、[液位曲線(xiàn)]、[報警顯示] 、[參數設置]、[統計報表]、[關(guān)于系統]、[退出系統]、[密碼保護]等九個(gè)模塊。
為了方便歷史數據的查詢(xún)和以后網(wǎng)絡(luò )化的需要,我們將所有有關(guān)數據保存在關(guān)系數據庫SQL Server中,通過(guò)ADO對象對數據庫中的數據進(jìn)行操作。
ADO是面向對象的OLE DB,它繼承了OLE DB技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),并且對OLE接口作了封裝,定義ADO對象,使應用程序的開(kāi)發(fā)得到了簡(jiǎn)化。ADO技術(shù)屬于數據庫訪(fǎng)問(wèn)的高層接口,其主要優(yōu)點(diǎn)是易于使用、內存支出少和磁盤(pán)遺跡小。與DAO和RDO類(lèi)似,ADO也是一種基于對象的集合 .
主界面 主要實(shí)現重要參數的顯示,紙漿動(dòng)態(tài)顯示功能以及啟動(dòng)和停止自動(dòng)控制的功能。主要參數包括:廢紙漿池的液位.濃度.電動(dòng)水閥開(kāi)度和變頻泵的電流信號大小;成漿池的液位,濃度和兩個(gè)抽漿泵的紙漿濃度和流量,自制漿池和廢紙漿池的液位,濃度,電動(dòng)水閥開(kāi)度和變頻泵的電流信號大小。同時(shí),主畫(huà)面上的水流動(dòng)態(tài)顯示,使得系統狀態(tài)更加直觀(guān)。
流量濃度曲線(xiàn)、液位曲線(xiàn)、報警顯示、參數設置、統計報表、密碼保護 實(shí)現系統密碼保護、修改等功能。
5.結束語(yǔ)
與手工配漿相比,成漿的纖維配比更加穩定,系統控制精度高,提供了配漿的質(zhì)量與效率;與此同時(shí)減輕了工人的勞動(dòng)強度。
【參考文獻】
[1]傅興仁.管道配漿.中國造紙.2001,(01).
[2]葛升民,童樹(shù)鴻,周斌.紙漿濃度控制系統的設計.中國造紙.2002(03).
[3]邵惠鶴.工業(yè)過(guò)程高級控制,23.上海交通大學(xué)出版社.1997.
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