摘要:制漿造紙過程是一個復(fù)雜的工業(yè)過程，具有高度不確定性、非線性、關(guān)連性、大滯后和狀態(tài)不完全性等特點，目前控制系統(tǒng)以現(xiàn)場總線為核心，正朝著整廠集中控制的方向發(fā)展，控制內(nèi)容更具廣泛性，控制方式更具專業(yè)化。本文分析了我國制漿造紙自控及儀表的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，闡述了自動控制系統(tǒng)在制漿造紙生產(chǎn)中的重要作用，對具體的控制方式進(jìn)行了探討。　　關(guān)鍵詞:自動控制；儀表；通訊；現(xiàn)場總線；PROFIBUS-DP；DCS

　　制漿造紙生產(chǎn)的自動控制，過去應(yīng)用的范圍十分有限，主要集中在制漿過程的局部簡單儀表控制和紙機(jī)的電氣傳動控制方面，大量的控制內(nèi)容是通過現(xiàn)場人工調(diào)整實現(xiàn)的。改革開放以來，通過國外先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品的引進(jìn)，以及借鑒相關(guān)行業(yè)自動控制方面的經(jīng)驗，自動控制在造紙生產(chǎn)中逐步得到了應(yīng)用,正朝著整廠集中控制的方向發(fā)展。近年來，許多廠家在生產(chǎn)過程的重點環(huán)節(jié)進(jìn)行了自控系統(tǒng)的技術(shù)改造，如蒸煮控制、盤磨控制、配漿控制、上漿流送控制、紙機(jī)傳動、紙機(jī)干燥部多段通氣控制（熱泵控制）和水分定量檢測等方面，取得了明顯的效果。

　　1.1制制漿過程

　　制漿過程的自動化控制主要集中在蒸煮、磨漿、配漿和打漿的控制，主要控制參數(shù)有：液位、溫度、壓力、流量和濃度等。從過程控制的層面上來說，一方面對生產(chǎn)過程的電動機(jī)和電磁閥進(jìn)行邏輯、順序的控制；另一方面對罐類和工藝管道上的各種閥門進(jìn)行工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)。制漿設(shè)備中，單體設(shè)備較多，由于種種原因，制漿設(shè)備本體的機(jī)電一體化產(chǎn)品不多，相當(dāng)部分企業(yè)在制漿過程中自動化程度普遍不高。近些年盤磨、擠漿機(jī)、熱分散等設(shè)備在自動化控制方面有了較大的進(jìn)步，設(shè)備性能有所改善；在配漿和上漿濃度調(diào)節(jié)部分的改造較多，對提高和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，取得了一定效果。

　　制漿生產(chǎn)的自動控制系統(tǒng)最初可以認(rèn)為是儀表控制系統(tǒng)和繼電器邏輯控制系統(tǒng)的結(jié)合，主要由二次儀表作為控制器來進(jìn)行單回路或多回路的自動控制。許多廠家一直延用至今，基本上是一種獨立、分離的控制。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，從20世紀(jì)80年代開始，以PLC為主流產(chǎn)品的控制器得到了普遍的應(yīng)用。由于最初的PLC控制器以邏輯、順序控制為主，形成了一方面采用PLC控制器進(jìn)行電動機(jī)、電磁閥的聯(lián)鎖和控制；另一方面采用二次儀表作為控制器來進(jìn)行單回路或多回路的自動調(diào)節(jié)控制。從80年代末期開始，PLC控制器的功能和技術(shù)概念發(fā)生了重大變化，以一個過程控制系統(tǒng)的面貌出現(xiàn)；而且在組態(tài)方便性和靈活性上有了很大改善，以其容量、速度、字長、周期等為指標(biāo)，形成了系列產(chǎn)品，從而具備了從事復(fù)雜控制的能力。PLC控制器在制漿造紙生產(chǎn)的局部自動控制中得到了普遍的應(yīng)用。

　　新型操作終端的出現(xiàn)和CRT顯示技術(shù)的進(jìn)步，特別是PLC控制器通訊能力的加強，使智能的、動態(tài)的人機(jī)界面越來越多地應(yīng)用在制漿生產(chǎn)的關(guān)鍵控制點，如蒸球、磨漿、配漿等部分，在被控現(xiàn)場配置液晶或等離子顯示真彩操作終端，可方便的與PLC聯(lián)接，融入控制器的操作系統(tǒng)中。觸摸式界面在用戶規(guī)定的刷新時間內(nèi)提供各種實時數(shù)據(jù)，顯示相關(guān)狀態(tài)參數(shù)、設(shè)定值與實測值，且以數(shù)字量形式或棒圖形式顯示組態(tài)相關(guān)參數(shù)圖形；同時，觸摸式界面還具有各種操作功能，可進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定和邏輯控制。為了在控制室可清楚地反映生產(chǎn)過程的整體和局部信息，利用上位計算機(jī)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)測、操作和管理。操作人員可以從控制室的顯示器上所顯示的不同畫面中，觀察到生產(chǎn)過程的狀態(tài)，并在專用的操作終端上或直接在控制顯示器上對生產(chǎn)過程的各項工藝參數(shù)進(jìn)行控制。

　　制漿造紙的生產(chǎn)過程，從控制上來說，是一個多設(shè)備協(xié)調(diào)的聯(lián)動系統(tǒng)，尤其是企業(yè)向著大規(guī)模化的方向發(fā)展，原有落后的控制方式越來越不能滿足生產(chǎn)的要求。這樣DCS就應(yīng)運而生。

　　DCS，即集散控制系統(tǒng)，又名分布式的計算機(jī)控制系統(tǒng)，是利用計算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)測、操作、管理和分散控制的一種新型控制技術(shù)。它是由計算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、測量技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、CRT顯示技術(shù)和人機(jī)接口技術(shù)相互滲透發(fā)展起來的。DCS集散型控制系統(tǒng)，從結(jié)構(gòu)上講就是將采集和控制分散在多個現(xiàn)場控制站，而將操作和監(jiān)視功能集中在一個或多個操作站。它從硬件上采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化產(chǎn)品，系統(tǒng)上各工作站是通過網(wǎng)絡(luò)接口相聯(lián)接的，各工作站能完全獨立地運行。系統(tǒng)的實時控制網(wǎng)絡(luò)使系統(tǒng)資源共享，對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組態(tài)進(jìn)行在線修正、在線維修。它的突出優(yōu)點是系統(tǒng)的硬件和軟件都具有靈活的組態(tài)和配置能力。軟件的開放性尤為突出。

　　制漿造紙生產(chǎn)過程的DCS控制系統(tǒng)包括若干個子工段控制系統(tǒng)：如濕法備料及連蒸、白水回收、洗選漂、抄紙、烘缸三段通汽、上漿濃度和QCS等等。每個控制子系統(tǒng)既有著相對的獨立性，又彼此互相聯(lián)系。因此整個系統(tǒng)采用控制環(huán)節(jié)分散、數(shù)據(jù)處理集中的方式，即多操作站的DCS系統(tǒng)。DCS通過系統(tǒng)總線把車間和各工段的DCS聯(lián)成一個網(wǎng)絡(luò)。各DCS子系統(tǒng)主要由基本I/O單元、過程主站、操作站、報警站、操作終端、顯示器、報警打印機(jī)和報告打印機(jī)組成，再加上生產(chǎn)現(xiàn)場的檢測儀表和執(zhí)行機(jī)以及控制中心組成一個完整的造紙生產(chǎn)的自動控制系統(tǒng)。DCS控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)一般分為過程控制級、自動化級和現(xiàn)場級。系統(tǒng)硬件配置一般為：

　　●工業(yè)控制計算機(jī)作為操作員站組成上位機(jī)管理系統(tǒng)。

　　●大型控制器組成自動化中心控制系統(tǒng)。

　　●操作顯示終端作為現(xiàn)場人機(jī)界面。

　　●分布式遠(yuǎn)程控制站作為控制單元。

　　過程控制級的操作界面采用工業(yè)控制計算機(jī)，使用標(biāo)準(zhǔn)軟件和網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)過程診斷、過程監(jiān)視、控制及信息管理。標(biāo)準(zhǔn)的顯示和操作窗口,實時顯示工藝流程控制點的過程參數(shù)，操作員可以很方便地通過動態(tài)畫面，實時監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)，如液位高低，閥門開度、電機(jī)啟停等；同時，根據(jù)該工段的工藝流程需要，及時對設(shè)備進(jìn)行控制。對于調(diào)節(jié)回路有兩種控制方式，即自動調(diào)節(jié)和手動調(diào)節(jié)。當(dāng)點擊畫面上的自動手動旋轉(zhuǎn)開關(guān)，可以切換自動手動方式。在自動狀態(tài)下，調(diào)節(jié)回路由PLC進(jìn)行控制，自動調(diào)節(jié)閥門的開度。此時，若點擊閥門，將出現(xiàn)提示窗口，提示此時是處于自動狀態(tài)下，不能手動調(diào)節(jié)閥門。若處于手動狀態(tài)下，操作工可以自行調(diào)節(jié)閥門開度。發(fā)現(xiàn)異常事件，作出提示、報警及處理命令；并可調(diào)閱與修改控制參數(shù)，遠(yuǎn)程切換工作狀態(tài)，故障診斷及報表打印；也可保存生產(chǎn)報表及報警信息。過程控制級的PC機(jī)，通過生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)，接受中心PLC的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，向經(jīng)營管理網(wǎng)絡(luò)傳送各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)及接受各類生產(chǎn)任務(wù)。過程控制站的控制能力至關(guān)重要，主要以控制功能塊的能力、數(shù)量、組態(tài)方便性和靈活性來衡量；過程控制站的可靠性和環(huán)境適應(yīng)性同樣重要，可通過冗余配置使其可靠性更高，但目前在造紙生產(chǎn)線的應(yīng)用還很少見，其主要考慮的是其性能價格比的原因。

　　自動化級均采用裝有單處理器或多處理器的高性能大型PLC控制器。自動化級與過程控制級的通訊由工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)。與現(xiàn)場級的通訊由PROFIBUS-DP通訊網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，作為一部分的中心控制單元，根據(jù)工藝要求控制現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)。完成各現(xiàn)場PLC所組成的子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)控制。目前較為普遍的配置是采用大型控制器組成自動化中心控制系統(tǒng)，即過程控制級。系統(tǒng)容易擴(kuò)展和具備網(wǎng)絡(luò)通訊能力；采用分布式結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)程智能化接口提供了各種電壓和保護(hù)等級的數(shù)字、模擬I/O單元，可以集中放置，也可以分散安裝在現(xiàn)場。為使人員方便操作，并考慮到工藝工程師和控制工程師的需要，每一工段配置一臺上位監(jiān)控微機(jī)，作為普通級操作員站，操作員可通過上位機(jī)對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行操作和控制。

　　現(xiàn)場級，主要由標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)產(chǎn)品連接在現(xiàn)場總線上。

　　（1）現(xiàn)場操作面板。操作面板適合于分散的、與設(shè)備相關(guān)的控制和監(jiān)視。不同的傳動和傳動組均可有標(biāo)準(zhǔn)的圖形顯示及相同的操作步驟。現(xiàn)場操作與顯示終端以動態(tài)圖形實時顯示生產(chǎn)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場操作人員可通過觸摸屏操作現(xiàn)場設(shè)備。

　　（2)遠(yuǎn)程I/O站。遠(yuǎn)程I/O站通過現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)接中心控制PLC、交換各種實時信息；通過I/O口，聯(lián)接智能過程控制儀、變送器等實施調(diào)節(jié)控制。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的布局，采用分布式布局,就地實時響應(yīng)生產(chǎn)過程事件，極大地減少了現(xiàn)場至控制室的電纜聯(lián)線，使生產(chǎn)過程控制局部化、模塊化，不僅提高了系統(tǒng)的性能，使風(fēng)險系數(shù)降低，而且又有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展與維護(hù)。

　　（3)驅(qū)動單元，如變頻控制器，調(diào)節(jié)閥等。

　　監(jiān)控系統(tǒng)是DCS系統(tǒng)的一個重要組成部分，采用的過程監(jiān)控系統(tǒng)的特點適合于對過程事件的快速反應(yīng)。過程監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能：

　　圖形系統(tǒng)：通過組態(tài)，可構(gòu)成豐富多彩的動態(tài)參數(shù)控制畫面。

　　信息報警：捕捉過程信息和本地事件，將這些內(nèi)容歸在檔案庫中，并在需要時有選擇地提取它們，或直接轉(zhuǎn)移到相關(guān)的過程畫面上產(chǎn)生報警信息。

　　生產(chǎn)報表：提供一套報表系統(tǒng)，可方便地對歷史數(shù)據(jù)或即時數(shù)據(jù)組合生成用戶所需的生產(chǎn)報表。

　　工藝流程圖：動態(tài)顯示全廠工藝流程，使操作人員能了解全廠各工藝段的運行狀況，便于調(diào)度管理。

　　設(shè)備工況運行圖：動態(tài)顯示各廠內(nèi)設(shè)備的實時運行狀態(tài)，隨時了解廠內(nèi)的設(shè)備及生產(chǎn)情況。

　　瀏覽系統(tǒng)：在自動化系統(tǒng)的服務(wù)器中，應(yīng)支持3～10個客戶的網(wǎng)上瀏覽，這樣，業(yè)主在一些管理或技術(shù)部門的辦公室里，可以對整個工廠的運行情況進(jìn)行瀏覽。

　　系統(tǒng)自診斷：集成控制系統(tǒng)應(yīng)有一套完整的自診斷功能，可以在運行中自動地診斷出系統(tǒng)的任何一個部件是否出現(xiàn)故障，并且在監(jiān)控軟件中及時、準(zhǔn)確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點及相關(guān)信息。在系統(tǒng)或工藝設(shè)備發(fā)生故障后，I/O狀態(tài)應(yīng)返回到工藝要求預(yù)設(shè)置的狀態(tài)上。

　　系統(tǒng)操作權(quán)限：整個監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)有多個操作級別，每個級別均應(yīng)有各自的用戶和口令，它能防止用戶越權(quán)存取顯示數(shù)據(jù)和系統(tǒng)功能，具有相當(dāng)高的安全可靠性。

　　1.2制造紙過程

　　造紙過程的自動化控制突出地表現(xiàn)在紙機(jī)的傳動控制方面。因紙種變化，紙機(jī)的速比變化較大，漿料配比、不同紙張?zhí)匦缘龋辜垯C(jī)車速需要有較大范圍的調(diào)整；同時電網(wǎng)電壓、頻率和負(fù)荷的波動，也會引起紙機(jī)車速的變化，烘干部各段不同的加熱溫度，都會使紙頁產(chǎn)生縱向的收縮，因此，要求紙機(jī)傳動控制系統(tǒng)是一個穩(wěn)定、精確、同步、協(xié)調(diào)的變速傳動系統(tǒng)。造紙生產(chǎn)過程的電氣傳動，分為定速傳動和變速傳動。定速傳動主要有泵類、攪拌類電機(jī)，現(xiàn)在對于大功率定速電機(jī)的控制，已逐步推廣采用具備良好起動功能的軟起動控制器。由于紙機(jī)傳動控制目前幾乎毫無例外地采用多點分部傳動的形式，客觀上對自動控制系統(tǒng)提出了快速、精確、穩(wěn)定和可靠等較高的要求；又因紙機(jī)傳動在生產(chǎn)中的特殊重要地位，紙機(jī)電氣傳動控制的一般配置由較大型PLC控制單元、矢量型變頻單元和生產(chǎn)管理計算機(jī)組成。運用PROFIBUS通訊協(xié)議構(gòu)成先進(jìn)的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)，傳輸各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)，執(zhí)行生產(chǎn)指令；控制各傳動點的運行狀態(tài)。

　　近些年電氣傳動系統(tǒng)普遍采用國外進(jìn)口控制裝置，傳動系統(tǒng)的穩(wěn)速精度、動態(tài)響應(yīng)和可靠性等方面得到了大大提高。其通訊功能強，具有多種通訊協(xié)議；參數(shù)范圍廣，可適用于各種應(yīng)用場合；能自動測試負(fù)載特性，實現(xiàn)系統(tǒng)的最優(yōu)化；

　　能通過磁通電流控制自動進(jìn)行負(fù)載補償，完善的保護(hù)功能如：過溫、過壓、欠壓、失步、接地錯誤等等；如力矩控制、張力控制、卷徑計算等，能滿足造紙工業(yè)的各種特殊工藝要求，使長期困擾廠家的國產(chǎn)模擬控制裝置的諸多問題有了根本性的改變，提高了生產(chǎn)效益。目前傳動系統(tǒng)已由最初的模擬控制向全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)通訊方向過渡，后者分辨率更高、控制更精確，同時，作為整廠集中控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，便于與其它有關(guān)部分通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，因此，一些著名品牌高檔次的控制器正越來越多地得到應(yīng)用。

　　與制漿過程所不同的是，紙機(jī)本體設(shè)備如：流漿箱、壓光機(jī)、卷紙機(jī)、切紙機(jī)、復(fù)卷機(jī)等，設(shè)備本體配備的自動化技術(shù)水平是較高的。

　　實踐證明，紙機(jī)主傳動系統(tǒng)自普遍采用數(shù)字式驅(qū)動裝置以來，控制精度和系統(tǒng)的安全可靠性得到了極大提高，已完全能夠滿足紙機(jī)向大型、高速發(fā)展的需要。除此而外，上漿系統(tǒng)、蒸汽冷凝水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、損紙系統(tǒng)、涂料制備系統(tǒng)等控制也是十分重要的。

　　QCS紙頁質(zhì)量檢測控制系統(tǒng)是一種新型高技術(shù)產(chǎn)品，是紙機(jī)控制紙頁質(zhì)量的最有效的手段。目前國外產(chǎn)品占主要地位，國內(nèi)研究開發(fā)多年，與國外產(chǎn)品尚有較大差距。目前在大中型紙機(jī)上的應(yīng)用還是較為普遍的，為監(jiān)測紙頁水分定量，掌握工藝參數(shù)提供了很大幫助；便于產(chǎn)品質(zhì)量的控制。但由于種種原因，絕大部分并未與上漿濃度和烘缸溫度實現(xiàn)真正意義上的閉環(huán)自動控制。

　　2.1制控制系統(tǒng)以現(xiàn)場總線為核心

　　自動控制系統(tǒng)向綜合化、開放化發(fā)展已成必然，工廠自動化要求各類設(shè)備之間的通訊能力更強，相互融合。以現(xiàn)場總線為核心的集散自動控制系統(tǒng)FCS正在興起，開放的結(jié)構(gòu)將方便地與所有控制設(shè)備系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，成為真正集成的、貫穿全系統(tǒng)的新型自動控制系統(tǒng)。

　　2.1.1制全集成自動化思想

　　隨著工業(yè)自動化現(xiàn)代控制理論和計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得工業(yè)自動化過程控制系統(tǒng)能夠在系統(tǒng)各層次之間的數(shù)據(jù)交換量迅速增大，這就為實現(xiàn)一種全集成自動化控制思想提供了基礎(chǔ)。

　　全集成自動化思想就是用一種系統(tǒng)完成原來由多種系統(tǒng)搭配起來才能完成所有功能的系統(tǒng)。應(yīng)用這種解決方案，可以大大簡化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，減少了大量接口部件，應(yīng)用全集成自動化可以克服上位機(jī)和工業(yè)控制器之間、連續(xù)控制和邏輯控制之間、集中與分散之間的界限。同時，全集成自動化解決方案還可以為所有的自動化應(yīng)用提供統(tǒng)一的技術(shù)環(huán)境，主要包括：統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)一的通訊、統(tǒng)一的組態(tài)和編輯軟件等。基于這種環(huán)境，各種各樣不同的技術(shù)可以在一個用戶接口下，集成在一個有全局?jǐn)?shù)據(jù)庫的系統(tǒng)中。

　　2.1.2制現(xiàn)場總線

　　工業(yè)控制自動化技術(shù)是保證生產(chǎn)高效可靠運行的重要手段，20世紀(jì)90年代，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)和應(yīng)用，標(biāo)志著自動化技術(shù)的又一次飛躍，傳統(tǒng)控制系統(tǒng)設(shè)備間的一對一聯(lián)線，不僅增加安裝維護(hù)費用，也降低了系統(tǒng)的可靠性，帶來安全隱患；模擬信號傳輸，限制了傳輸媒體和傳輸結(jié)構(gòu)的選擇，信號的精確度受到影響。因此，工廠構(gòu)建一個合理的局域網(wǎng)是十分重要的，不僅要考慮控制系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)的特點和安全性，還必須考慮與工廠原有控制系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)和可能擴(kuò)建工程生產(chǎn)線的聯(lián)網(wǎng)，以達(dá)到數(shù)據(jù)通訊資源共享的目的。

　　現(xiàn)場總線是現(xiàn)代控制系統(tǒng)的核心，本質(zhì)上是一種數(shù)字化通信協(xié)議，是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的數(shù)字化、全分散、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)；由于其在工業(yè)控制自動化的前沿地位，代表了技術(shù)發(fā)展的方向。

　　PROFIBUS現(xiàn)場總線由于其高實時性及技術(shù)較為成熟，在全世界范圍得到了廣泛的應(yīng)用，也是目前國內(nèi)應(yīng)用最普遍的一種。PROFIBUS現(xiàn)場總線是基于國際標(biāo)準(zhǔn)EN50170的開放的現(xiàn)場總線，它主要用于現(xiàn)場控制及檢測采集單元的數(shù)據(jù)交換，采用令牌調(diào)度原理進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，主要包括最高波特率可達(dá)12 M 的高速總線PROFIBUS-DP（H 2 ）和用于過程的本安型低速總線P R O F I B U S - P A（H 1 ）。D P 和P A的完美結(jié)合使得PROFIBUS現(xiàn)場總線在結(jié)構(gòu)和性能上優(yōu)于其他現(xiàn)場總線。既適合于自動化系統(tǒng)與現(xiàn)場信號單元的通訊，也可用于直接連接帶有接口的變送器、執(zhí)行器、傳動裝置和其它現(xiàn)場儀表及設(shè)備，對現(xiàn)場信號進(jìn)行采集、監(jiān)控和處理，用一對雙絞線替代了傳統(tǒng)的大量的傳輸電纜。

　　2.1.3制儀表(總線型變送器)

　　由于控制系統(tǒng)發(fā)生了新的變革，為了適應(yīng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的要求，儀表、變送器已經(jīng)從模擬型、智能型發(fā)展到了現(xiàn)場總線型。現(xiàn)場總線作為一種數(shù)字式通信網(wǎng)絡(luò)從控制室一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場，使過去采用點到點式的模擬量信號傳輸變?yōu)槎帱c一線的串行數(shù)字式傳輸。在現(xiàn)場總線型變送器中，其優(yōu)越性是顯而易見的：全數(shù)字傳輸，穩(wěn)定性和精確度高于智能型變送器，除了保持智能型變送器優(yōu)良的測量性能外，還增加了運算和控制功能，內(nèi)嵌有PID控制、邏輯運算、算術(shù)運算、累加等模塊，用戶通過組態(tài)軟件對這些功能模塊進(jìn)行任意調(diào)用，實現(xiàn)參數(shù)的現(xiàn)場控制。

　　多變量測量是現(xiàn)場總線型變送器又一特點，即一臺變送器可以同時測量多個過程變量。由于每臺現(xiàn)場總線型變送器內(nèi)配有多個感測元件，它就可以同時測量多個過程變量，并通過現(xiàn)場總線傳輸出去。目前，世界各大儀表生產(chǎn)廠都相繼推出了現(xiàn)場總線型變送器，通過認(rèn)證的變送器已經(jīng)有60多種。

　　綜上所述，現(xiàn)場總線型變送器已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的變送器了，它是一個集變送、控制和通信功能于一身的現(xiàn)場設(shè)備。現(xiàn)場總線型變送器的出現(xiàn)，必會給儀表和自動化領(lǐng)域帶來新的革命性變革。

　　2.2制控制內(nèi)容的廣泛性和控制方式的專業(yè)化

　　制漿造紙過程是一個連續(xù)的過程，自動化控制是根據(jù)生產(chǎn)工藝的特點和要求，實現(xiàn)全過程、實時有效的控制，更好地為生產(chǎn)工藝服務(wù)，因此，控制內(nèi)容將進(jìn)一步擴(kuò)大，控制系統(tǒng)的控制模式或方法將更加符合或貼近生產(chǎn)實際，更具有獨創(chuàng)性和專業(yè)性。在控制方式上，應(yīng)用如自適應(yīng)、自診斷、最優(yōu)化等手段，在軟件的設(shè)計中采用容錯等新的先進(jìn)的技術(shù)成果，在增強系統(tǒng)可靠性的同時，結(jié)合制漿造紙生產(chǎn)的設(shè)備與工藝實際，提高系統(tǒng)控制的實際效果，成為自動控制方面努力的目標(biāo)。

　　按照系統(tǒng)分散控制的概念，生產(chǎn)過程的系統(tǒng)劃分會更細(xì)、更單元化。隨著制漿造紙生產(chǎn)設(shè)備的不斷進(jìn)步，單機(jī)本體設(shè)備的自動化程度會有所提高，控制系統(tǒng)的層次會更加分明，會形成既相互獨立，又全系統(tǒng)貫通的自動控制結(jié)構(gòu)。如造紙生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)將分為過程控制DCS系統(tǒng)、設(shè)備控制MCS系統(tǒng)、質(zhì)量控制QCS系統(tǒng)、斷紙監(jiān)測WMS系統(tǒng)、紙病監(jiān)測WIS系統(tǒng)，馬達(dá)控制中心MCC等,而這些系統(tǒng)又都將被集成在一個更大的網(wǎng)絡(luò)中。

　　麥草濕法備料和蒸煮工段近幾年紛紛由間歇蒸煮向連續(xù)蒸煮變革。連續(xù)蒸煮工段應(yīng)用DCS系統(tǒng)較為普遍。鑒于連蒸系統(tǒng)的工藝過程是一個高溫高壓過程，具有一定的危險性，控制系統(tǒng)的發(fā)展將首先高度重視系統(tǒng)的安全性和可靠性，除軟件的設(shè)計中采用容錯技術(shù)外，CPU雙備冗余系統(tǒng)應(yīng)被考慮；其次，通過銷鼓計量器的草片量與加入“T”型管藥液的流量的比值控制是蒸煮的關(guān)鍵，運行中比值的控制精度影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，因現(xiàn)采用以銷鼓計量器的轉(zhuǎn)速比間接檢測草片量的方法，誤差較大，有待改進(jìn)；洗、選、漂工段，除砂器和壓力篩的進(jìn)漿和出漿壓力的壓力差，應(yīng)得到有效的控制，以提高除砂和篩選的效果；對于雙輥或雙網(wǎng)擠漿機(jī)，采用雙點傳動、具有負(fù)荷均衡分配的變速控制會得到推廣，使得濃縮過程變得容易調(diào)整；在漂白部分，對于進(jìn)入混合器的氧化物漂劑，應(yīng)實現(xiàn)流量的自動控制；在磨漿部分，無論是單盤磨、雙盤磨或錐型磨，采用功率控制磨漿間距的方法是完全成熟的，主要受到進(jìn)退刀傳動機(jī)構(gòu)精度的制約，如采用液壓傳動系統(tǒng)，將顯著改善設(shè)備品質(zhì)。

　　國內(nèi)廢紙制漿中，熱分散設(shè)備才開始應(yīng)用，從系統(tǒng)上講熱分散生產(chǎn)線對自動控制的要求是較高的，控制的內(nèi)容有溫度、壓力、位置間隙等，其控制系統(tǒng)有待于進(jìn)一步完善。

　　由于紙機(jī)生產(chǎn)向高產(chǎn)量、高品質(zhì)的方向發(fā)展，對紙漿的配漿及濃度控制的要求不斷提高，因此，上漿濃度的調(diào)節(jié)和控制將越來越普遍地得到應(yīng)用。造紙過程的多分部傳動近年應(yīng)用變頻控制技術(shù)效果顯著，實現(xiàn)了電動機(jī)在長期恒定負(fù)載下的連續(xù)運行，系統(tǒng)的熱穩(wěn)定狀態(tài)較為理想。各分部傳動點應(yīng)處于硬速度特性，由于紙頁經(jīng)過加熱會出現(xiàn)收縮變化，在壓光、卷取部需要一定幅度的軟特性，除了加裝張力傳感器進(jìn)行動態(tài)速度補償外，在中小紙機(jī)上利用矢量型變頻器具有的自適應(yīng)功能塊，根據(jù)輸出轉(zhuǎn)距的變化，通過速度補償自適應(yīng)調(diào)節(jié)，實現(xiàn)間接張力控制應(yīng)得到推廣應(yīng)用，以減少斷頭和人工干預(yù)。

　　但驅(qū)動器的動態(tài)參數(shù)優(yōu)化功能沒有充分發(fā)揮出來，在遇到負(fù)載擾動時，快速的抑制和調(diào)整的時間還不適應(yīng)，特別在大型高速紙機(jī)上，變頻器直流側(cè)母線電壓過高的情況時有發(fā)生，因此，采用公共直流母線作為各逆變器的饋電系統(tǒng)會得到更多的應(yīng)用。

　　紙機(jī)過程控制將歸類于DCS系統(tǒng)：包括上漿系統(tǒng)、蒸汽冷凝水系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、損紙系統(tǒng)和涂料制備系統(tǒng)。紙機(jī)設(shè)備本體的過程控制內(nèi)容將統(tǒng)一規(guī)劃，稱為MCS。流漿箱的流速與壓力、潤滑油的循環(huán)、壓榨部的線壓、網(wǎng)部的搖振和移動噴水、網(wǎng)和毛毯的糾偏、壓光機(jī)的液壓系統(tǒng)、卷取部的氣動系統(tǒng)等將在設(shè)備本體控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，集中管理。

　　MCC馬達(dá)控制中心將向智能化方向發(fā)展，如果條件允許，將摒棄MCC室內(nèi)放置遠(yuǎn)程I/O的模式，每個電機(jī)控制單元，可看作FCS系統(tǒng)控制下的一個執(zhí)行器。若采用PROFIBUS P聯(lián)接，則每個電機(jī)就是一個DP站點。

　　紙頁質(zhì)量控制系統(tǒng)QCS的應(yīng)用會更廣泛。為能幫助改善質(zhì)量，提高產(chǎn)量和降低成本，除了紙頁定量和水分的測量和控制外，還包括灰分、厚度、白度、光澤度、平滑度、透明度、涂布量等內(nèi)容的測量和控制。重要的是QCS應(yīng)與上漿濃度和烘缸溫度等相關(guān)參數(shù)實現(xiàn)真正意義上的閉環(huán)自動控制。對于普通紙機(jī)，選用縱向質(zhì)量測量和控制；對于大型或有特殊要求的紙機(jī)，還會增加橫向質(zhì)量測量和控制。

　　斷紙監(jiān)測系統(tǒng)WMS目前在國內(nèi)的應(yīng)用還極少見，即采用攝像技術(shù)在紙機(jī)容易斷紙的地方進(jìn)行監(jiān)測記錄，斷紙發(fā)生時，該系統(tǒng)將自動追溯存儲在攝像機(jī)中的斷紙前一定時區(qū)所捕捉到的斷紙信號和相關(guān)紙病信號，圖像會與生產(chǎn)同步，使技術(shù)人員快速判定斷紙區(qū)域和斷紙原因。紙病監(jiān)測系統(tǒng)WIS，用于在線檢驗如斑點、孔洞、皺紋、裂口、條痕等紙病，可與切紙機(jī)聯(lián)接，剔除次品。檢驗數(shù)據(jù)也用于質(zhì)量管理，確定紙病的成因。

　　目前制漿造紙企業(yè)的生產(chǎn)過程如烘缸表面溫度控制、烘箱干燥溫度連續(xù)控制、壓榨輥線壓力控制、紙頁張力控制等還是采用間接的或手控的方式進(jìn)行的。這些都有待于推廣和應(yīng)用。

　　制漿造紙過程是一個復(fù)雜的工業(yè)過程，也是一項技術(shù)性很強的工作，具有高度不確定性、非線性、關(guān)連性、大滯后和狀態(tài)不完全性。目前，國內(nèi)造紙行業(yè)的自動化水平總的來說還屬落后的，我們應(yīng)從生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制等底層自動化方面開始做起。在系統(tǒng)配置時，應(yīng)使廠家的有關(guān)技術(shù)人員充分了解所選的控制系統(tǒng)的硬件、軟件及其技術(shù)特性；結(jié)合工藝設(shè)備及其控制要求，應(yīng)充分考慮管理信息系統(tǒng)的要求，使全廠的控制系統(tǒng)構(gòu)成一個能夠相互通信、相互調(diào)閱的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。以便使廠部生產(chǎn)指揮部門可更迅速、更全面地掌握全廠生產(chǎn)過程、狀態(tài)，指揮調(diào)整工藝運行參數(shù)，及時進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度和優(yōu)化，為企業(yè)的發(fā)展服務(wù)。相信較短的時間內(nèi)我國制漿造紙自控及儀表的控制水平會有一個飛躍。