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造紙配漿自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)論文
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進行設(shè)計，顯示操作程序使用VisualC++6.0開發(fā)，接口程序利用WinDriver進行開發(fā)。在本系統(tǒng)中，控制程序采用軟件組態(tài)方式實現(xiàn)
關(guān)鍵詞:紙漿，軟件組態(tài)，動態(tài)鏈接庫，DDCRun
0.引言
隨著造紙機車速的提高和設(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(wěn)定等優(yōu)點。
1.配漿自動控制系統(tǒng)總體設(shè)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(nèi)。為了保證生產(chǎn)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(tǒng)的硬件設(shè)計
2.1 硬件結(jié)構(gòu)
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(diào)節(jié)閥選用上海中泰自動化儀表廠的ZAZC型電動調(diào)節(jié)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(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。在此基礎(chǔ)上，我們在810接口板上設(shè)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(tǒng)的硬件抗干擾能力。參考網(wǎng)。
3.配漿自動控制系統(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、流量變化等都會對配比控制產(chǎn)生干擾，同時配比控制時又要考慮到節(jié)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(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)的一個難點，由于攪拌器的動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，自動關(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，根據(jù)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(shù)據(jù)進行平均濾波的同時，對限位開關(guān)值設(shè)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(guān)動作。
3.3 考慮到廢漿池與自制漿池的聯(lián)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(shè)定的下限值。同時，濃度控制電動閥也產(chǎn)生聯(lián)鎖動作。
4. 配漿自動控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計
在本控制系統(tǒng)中，軟件必須安全可靠，可移植性和可擴展性好，參數(shù)修改方便，調(diào)試簡單。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。各個部分分別開發(fā)，并通過DLL結(jié)合成一個有機整體。
控制程序采用自行開發(fā)的組態(tài)軟件DDCRun進行設(shè)計，顯示操作程序使用Visual C++6.0開發(fā)，接口程序利用WinDriver進行開發(fā)。系統(tǒng)軟件的各個組成部分通過DDL實現(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)動程序開發(fā)工具Windriver創(chuàng)建基于PCI/ISA的設(shè)備驅(qū)動程序，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)易于維護等優(yōu)點。
DDCRun控制組態(tài)軟件是我們自行開發(fā)設(shè)計的模塊化的控制組態(tài)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(tǒng)計，條件開關(guān)，平均濾波等;然后將各個模塊添加到DDCRun;最后便可以根據(jù)控制策略進行組態(tài)設(shè)計，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，在顯示操作程序中，通過調(diào)用DDCRun提供的接口函數(shù)，實現(xiàn)對控制程序各個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)即可達到預(yù)定的控制目標。
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:界面簡單直觀，用戶操作方便，運行穩(wěn)定可靠，滿足人體工學(xué)要求，采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言Visual C++6.0設(shè)計。根據(jù)要求功能模塊分為[主界面]、[流量濃度曲線]、[液位曲線]、[報警顯示] 、[參數(shù)設(shè)置]、[統(tǒng)計報表]、[關(guān)于系統(tǒng)]、[退出系統(tǒng)]、[密碼保護]等九個模塊。
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SQL Server中，通過ADO對象對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行操作。
ADO是面向?qū)ο蟮腛LE DB，它繼承了OLE DB技術(shù)的優(yōu)點，并且對OLE接口作了封裝，定義ADO對象，使應(yīng)用程序的開發(fā)得到了簡化。ADO技術(shù)屬于數(shù)據(jù)庫訪問的高層接口，其主要優(yōu)點是易于使用、內(nèi)存支出少和磁盤遺跡小。與DAO和RDO類似，ADO也是一種基于對象的集合 .
主界面 主要實現(xiàn)重要參數(shù)的顯示，紙漿動態(tài)顯示功能以及啟動和停止自動控制的功能。主要參數(shù)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(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、報警顯示、參數(shù)設(shè)置、統(tǒng)計報表、密碼保護 實現(xiàn)系統(tǒng)密碼保護、修改等功能。
5.結(jié)束語
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(tǒng)的設(shè)計.中國造紙.2002(03).
[3]邵惠鶴.工業(yè)過程高級控制，23.上海交通大學(xué)出版社.1997.
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