造紙配漿自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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導(dǎo)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)送往造紙車間的成漿的濃度需要控制在工藝給定要求范圍內(nèi)。控制程序采用自行開發(fā)的組態(tài)軟件DDCRun進(jìn)行設(shè)計(jì),顯示操作程序使用VisualC++6.0開發(fā),接口程序利用WinDriver進(jìn)行開發(fā)。在本系統(tǒng)中,控制程序采用軟件組態(tài)方式實(shí)現(xiàn)。
關(guān)鍵詞:紙漿,軟件組態(tài),動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù),DDCRun
0.引言
隨著造紙機(jī)車速的提高和設(shè)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(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計(jì)算和控制各種漿的配比,具有配漿效果好,漿種配比穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
1.配漿自動(dòng)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
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)送往造紙車間的成漿的濃度需要控制在工藝給定要求范圍內(nèi)。為了保證生產(chǎn)的正常運(yùn)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(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(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
2.1 硬件結(jié)構(gòu)
2.1.1濃度的檢測(cè)與控制
濃度計(jì)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(diào)節(jié)閥選用上海中泰自動(dòng)化儀表廠的ZAZC型電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。
2.1.2流量的檢測(cè)與控制
流量計(jì)采用上海光華儀表廠的LDG-150S型的電磁流量計(jì),檢測(cè)精度為0.5%,長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量累計(jì)誤差小于1%。伺服放大器采用上海自動(dòng)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(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,該板使用三總線隔離的形式,使其抗干擾能力大大增強(qiáng)。在此基礎(chǔ)上,我們?cè)?10接口板上設(shè)計(jì)了RC濾波電路。對(duì)于變化速度很慢的直流信號(hào),在儀表輸入端加入濾波電路可使混雜于信號(hào)的干擾衰減至最小,這樣我們就有效的提高了系統(tǒng)的硬件抗干擾能力。參考網(wǎng)。
3.配漿自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制策略
本配漿控制系統(tǒng)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(fù)雜,廢紙漿、自制漿的濃度、流量變化等都會(huì)對(duì)配比控制產(chǎn)生干擾,同時(shí)配比控制時(shí)又要考慮到節(jié)省能耗。通過對(duì)配比的分析,對(duì)配比中比重占較大的自制漿,我們將自制漿泵滿負(fù)荷運(yùn)行,而讓廢漿泵根據(jù)給定的配比,采用帶有延遲環(huán)節(jié)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(yīng)電動(dòng)閥的開度來控制加水量,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(tǒng)的一個(gè)難點(diǎn),由于攪拌器的動(dòng)作及液位本身的不穩(wěn)定,給液位控制帶來了困難。參考網(wǎng)。我們采用了帶聯(lián)鎖的液位寬限開關(guān)控制策略:
3.1 以成漿池液位為主控制對(duì)象,設(shè)立成漿池液位高低限開關(guān),成漿池液位高于高限開關(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關(guān)時(shí),根據(jù)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(duì)采集的液位數(shù)據(jù)進(jìn)行平均濾波的同時(shí),對(duì)限位開關(guān)值設(shè)立寬限,寬限值的大小通過實(shí)際試驗(yàn)確定。當(dāng)液位波動(dòng)值小于寬限值時(shí),則不動(dòng)作;只有當(dāng)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)必須滿足:廢漿池和自制漿池的液位必須同時(shí)都大于設(shè)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(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
在本控制系統(tǒng)中,軟件必須安全可靠,可移植性和可擴(kuò)展性好,參數(shù)修改方便,調(diào)試簡(jiǎn)單。本系統(tǒng)軟件分為:控制程序,顯示操作程序,數(shù)據(jù)采集程序。各個(gè)部分分別開發(fā),并通過DLL結(jié)合成一個(gè)有機(jī)整體。
控制程序采用自行開發(fā)的組態(tài)軟件DDCRun進(jìn)行設(shè)計(jì),顯示操作程序使用Visual C++6.0開發(fā),接口程序利用WinDriver進(jìn)行開發(fā)。系統(tǒng)軟件的各個(gè)組成部分通過DDL實(shí)現(xiàn)連接。
4.1 數(shù)據(jù)采集程序
WinDriver可用于各種接口程序的開發(fā),在本系統(tǒng)中,我們 采用它開發(fā)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序的接口,我們首先使用驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)工具Windriver創(chuàng)建基于PCI/ISA的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,在此基礎(chǔ)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(shù)編寫相應(yīng)的數(shù)據(jù)采集程序。同時(shí)我們把數(shù)據(jù)采集程序做成DLL形式,DDCRun控制程序通過調(diào)用它實(shí)現(xiàn)控制程序和系統(tǒng)硬件的接口。
4.2 控制程序
在本系統(tǒng)中,控制程序采用軟件組態(tài)方式實(shí)現(xiàn)。具有大大縮短開發(fā)周期,減輕調(diào)試復(fù)雜性,方便控制程序修改,系統(tǒng)易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。
DDCRun控制組態(tài)軟件是我們自行開發(fā)設(shè)計(jì)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。首先編寫好控制程序需要的各個(gè)功能模塊DLL:增量式PID,加減運(yùn)算,限幅運(yùn)算,絕干量統(tǒng)計(jì),條件開關(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(jù)控制策略進(jìn)行組態(tài)設(shè)計(jì),設(shè)置控制參數(shù)和相應(yīng)硬件接口板卡的地址。
控制程序通過調(diào)用WinDriver生成的數(shù)據(jù)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,通過調(diào)用DDCRun提供的接口函數(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)控制程序各個(gè)控制模塊的輸入輸出讀寫和控制參數(shù)的修改。
在系統(tǒng)調(diào)試過程中,我們只須通過軟件修改控制算法的參數(shù)即可達(dá)到預(yù)定的控制目標(biāo)。
4.3 顯示操作程序
顯示操作程序是本系統(tǒng)必須的組成部分,具有以下特點(diǎn):界面簡(jiǎn)單直觀,用戶操作方便,運(yùn)行穩(wěn)定可靠,滿足人體工學(xué)要求,采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z(yǔ)言Visual C++6.0設(shè)計(jì)。根據(jù)要求功能模塊分為[主界面]、[流量濃度曲線]、[液位曲線]、[報(bào)警顯示] 、[參數(shù)設(shè)置]、[統(tǒng)計(jì)報(bào)表]、[關(guān)于系統(tǒng)]、[退出系統(tǒng)]、[密碼保護(hù)]等九個(gè)模塊。
為了方便歷史數(shù)據(jù)的查詢和以后網(wǎng)絡(luò)化的需要,我們將所有有關(guān)數(shù)據(jù)保存在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)SQL Server中,通過ADO對(duì)象對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。
ADO是面向?qū)ο蟮腛LE DB,它繼承了OLE DB技術(shù)的優(yōu)點(diǎn),并且對(duì)OLE接口作了封裝,定義ADO對(duì)象,使應(yīng)用程序的開發(fā)得到了簡(jiǎn)化。ADO技術(shù)屬于數(shù)據(jù)庫(kù)訪問的高層接口,其主要優(yōu)點(diǎn)是易于使用、內(nèi)存支出少和磁盤遺跡小。與DAO和RDO類似,ADO也是一種基于對(duì)象的集合 .
主界面 主要實(shí)現(xiàn)重要參數(shù)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(shù)包括:廢紙漿池的液位.濃度.電動(dòng)水閥開度和變頻泵的電流信號(hào)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)水閥開度和變頻泵的電流信號(hào)大小。同時(shí),主畫面上的水流動(dòng)態(tài)顯示,使得系統(tǒng)狀態(tài)更加直觀。
流量濃度曲線、液位曲線、報(bào)警顯示、參數(shù)設(shè)置、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、密碼保護(hù) 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)密碼保護(hù)、修改等功能。
5.結(jié)束語(yǔ)
與手工配漿相比,成漿的纖維配比更加穩(wěn)定,系統(tǒng)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(qiáng)度。
【參考文獻(xiàn)】
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