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造紙配漿自動控制系統的設計與實現
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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,同時送往造紙車間的成漿的濃度需要控制在工藝給定要求范圍內。控制程序采用自行開發的組態軟件DDCRun進行設計,顯示操作程序使用VisualC++6.0開發,接口程序利用WinDriver進行開發。在本系統中,控制程序采用軟件組態方式實現。
關鍵詞:紙漿,軟件組態,動態鏈接庫,DDCRun
0.引言
隨著造紙機車速的提高和設備的更新,原來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,比率自動控制方式和絕干量配比自動控制方式。配比自動控制方式按參與配漿的絕干纖維量來計算和控制各種漿的配比,具有配漿效果好,漿種配比穩定等優點。
1.配漿自動控制系統總體設計
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,同時送往造紙車間的成漿的濃度需要控制在工藝給定要求范圍內。為了保證生產的正常運行,防止成漿池缺漿和滿漿,在控制廢紙漿和自制漿的絕干量配比同時,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型的動刀式紙漿濃度變送器,電動調節閥選用上海中泰自動化儀表廠的ZAZC型電動調節閥。
2.1.2流量的檢測與控制
流量計采用上海光華儀表廠的LDG-150S型的電磁流量計,檢測精度為0.5%,長時間測量累計誤差小于1%。伺服放大器采用上海自動化儀表十一廠的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
在此主要采用那RC濾波抗干擾技術。我們選用了光電隔離的多功能HY-6040A/D板,該板使用三總線隔離的形式,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。
3.配漿自動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、流量變化等都會對配比控制產生干擾,同時配比控制時又要考慮到節省能耗。通過對配比的分析,對配比中比重占較大的自制漿,我們將自制漿泵滿負荷運行,而讓廢漿泵根據給定的配比,采用帶有延遲環節的增量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,我們分別通過控制相應電動閥的開度來控制加水量,從而控制紙漿的濃度。參考網。采用較為典型的閉環控制策略,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難點,由于攪拌器的動作及液位本身的不穩定,給液位控制帶來了困難。參考網。我們采用了帶聯鎖的液位寬限開關控制策略:
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關,成漿池液位高于高限開關時,自動關閉廢漿池泵和自制漿池泵;如果成漿池液位低于低限開關時,根據自制漿池和廢漿池液位要求,確定是否啟動廢漿池泵和自制漿池泵控制。
3.2 考慮到液位的波動,在對采集的液位數據進行平均濾波的同時,對限位開關值設立寬限,寬限值的大小通過實際試驗確定。當液位波動值小于寬限值時,則不動作;只有當液位變化值大于寬限值時才進行相關動作。
3.3 考慮到廢漿池與自制漿池的聯鎖要求,啟動廢漿池泵和自制漿池泵時必須滿足:廢漿池和自制漿池的液位必須同時都大于設定的下限值。同時,濃度控制電動閥也產生聯鎖動作。
4. 配漿自動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。各個部分分別開發,并通過DLL結合成一個有機整體。
控制程序采用自行開發的組態軟件DDCRun進行設計,顯示操作程序使用Visual C++6.0開發,接口程序利用WinDriver進行開發。系統軟件的各個組成部分通過DDL實現連接。
4.1 數據采集程序
WinDriver可用于各種接口程序的開發,在本系統中,我們 采用它開發系統的數據采集程序的接口,我們首先使用驅動程序開發工具Windriver創建基于PCI/ISA的設備驅動程序,在此基礎上,我們就可以在Visual C++中利用上述工具產生的硬件操作函數編寫相應的數據采集程序。同時我們把數據采集程序做成DLL形式,DDCRun控制程序通過調用它實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方式實現。具有大大縮短開發周期,減輕調試復雜性,方便控制程序修改,系統易于維護等優點。
DDCRun控制組態軟件是我們自行開發設計的模塊化的控制組態軟件,它的各個模塊是以DLL的形式存在的。首先編寫好控制程序需要的各個功能模塊DLL:增量式PID,加減運算,限幅運算,絕干量統計,條件開關,平均濾波等;然后將各個模塊添加到DDCRun;最后便可以根據控制策略進行組態設計,設置控制參數和相應硬件接口板卡的地址。
控制程序通過調用WinDriver生成的數據采集程序與硬件直接聯接;與此同時,在顯示操作程序中,通過調用DDCRun提供的接口函數,實現對控制程序各個控制模塊的輸入輸出讀寫和控制參數的修改。
在系統調試過程中,我們只須通過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:界面簡單直觀,用戶操作方便,運行穩定可靠,滿足人體工學要求,采用面向對象的編程語言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]、[液位曲線]、[報警顯示] 、[參數設置]、[統計報表]、[關于系統]、[退出系統]、[密碼保護]等九個模塊。
為了方便歷史數據的查詢和以后網絡化的需要,我們將所有有關數據保存在關系數據庫SQL Server中,通過ADO對象對數據庫中的數據進行操作。
ADO是面向對象的OLE DB,它繼承了OLE DB技術的優點,并且對OLE接口作了封裝,定義ADO對象,使應用程序的開發得到了簡化。ADO技術屬于數據庫訪問的高層接口,其主要優點是易于使用、內存支出少和磁盤遺跡小。與DAO和RDO類似,ADO也是一種基于對象的集合 .
主界面 主要實現重要參數的顯示,紙漿動態顯示功能以及啟動和停止自動控制的功能。主要參數包括:廢紙漿池的液位.濃度.電動水閥開度和變頻泵的電流信號大小;成漿池的液位,濃度和兩個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,電動水閥開度和變頻泵的電流信號大小。同時,主畫面上的水流動態顯示,使得系統狀態更加直觀。
流量濃度曲線、液位曲線、報警顯示、參數設置、統計報表、密碼保護 實現系統密碼保護、修改等功能。
5.結束語
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,提供了配漿的質量與效率;與此同時減輕了工人的勞動強度。
【參考文獻】
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[2]葛升民,童樹鴻,周斌.紙漿濃度控制系統的設計.中國造紙.2002(03).
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