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柴 琳
1 項(xiàng)目背景
目前，中國(guó)制糖企業(yè)的自動(dòng)化水平相當(dāng)?shù)停a(chǎn)過(guò)程的機(jī)械和設(shè)備基本是靠人工操作或監(jiān)控，帶來(lái)了生產(chǎn)效率低下、設(shè)備故障率高和勞動(dòng)生產(chǎn)率低等諸多問(wèn)題。為了改變廣西糖廠成本高，質(zhì)量低，污染環(huán)境，自動(dòng)化程度低等諸多問(wèn)題，經(jīng)過(guò)調(diào)查研究，2002年“廣西糖業(yè)共性關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)”項(xiàng)目正式被批準(zhǔn)為國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目，并正式執(zhí)行。2003年在國(guó)家經(jīng)貿(mào)委的領(lǐng)導(dǎo)下，北京和利時(shí)系統(tǒng)工程股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)和利時(shí)公司）承擔(dān)了這一項(xiàng)目中三個(gè)子項(xiàng)之一--廣西貴糖（集團(tuán)）股份有限公司甘蔗壓榨過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)及工程實(shí)施工作。
2 改造目標(biāo)
利用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、多媒體、高位槽檢測(cè)、扭矩控制等技術(shù)，通過(guò)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)和系統(tǒng)整合，實(shí)現(xiàn)甘蔗壓榨過(guò)程的全自動(dòng)化控制、過(guò)程控制數(shù)據(jù)的信息共享，全面優(yōu)化制糖壓榨過(guò)程的生產(chǎn)和監(jiān)控，從而達(dá)到壓榨過(guò)程的均衡、安全、穩(wěn)定、高抽出、低消耗的目的，要求技術(shù)上達(dá)到世界先進(jìn)水平，設(shè)備盡量國(guó)產(chǎn)化。具體指標(biāo)為：生產(chǎn)安全率達(dá)到99%以上；壓榨抽出率提高到96%以上；日榨量比改造前三年的平均日榨量提高600噸/日以上。
3 壓榨工藝中的控制要點(diǎn)
在傳統(tǒng)的壓榨生產(chǎn)中，下蔗量是靠有經(jīng)驗(yàn)的操作人員現(xiàn)場(chǎng)控制，無(wú)法達(dá)到穩(wěn)定的控制壓榨生產(chǎn)過(guò)程均衡性。為保證
為解決這些問(wèn)題，本項(xiàng)目使用和利時(shí)公司的SmartPro DCS控制系統(tǒng)，澳大利亞SRI制糖研究所的高位槽設(shè)計(jì)和相關(guān)檢測(cè)元件和ABB公司的直流傳動(dòng)裝置，主要實(shí)現(xiàn)了甘蔗壓榨工藝過(guò)程中如下控制要求：
⑴ 6臺(tái)壓榨機(jī)的榨機(jī)轉(zhuǎn)速自動(dòng)調(diào)節(jié),實(shí)現(xiàn)均衡壓榨、提高壓榨抽出率；
⑵ 使用高位槽及檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)料位自動(dòng)控制；
⑶ 使用榨機(jī)扭矩檢測(cè)技術(shù)，保證榨機(jī)和減速箱安全操作；
⑷ 甘蔗進(jìn)料量與滲透水的加入量比例控制和水溫控制，實(shí)現(xiàn)高效滲透；
⑸ 輸蔗帶速度自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)均衡輸蔗，穩(wěn)定進(jìn)遮量；
⑹ 潤(rùn)滑油系統(tǒng)的全自動(dòng)控制、聯(lián)鎖保護(hù)；
⑺ 壓榨機(jī)、耙齒機(jī)、輸渣帶、輸蔗帶的聯(lián)鎖控制與聯(lián)鎖保護(hù)；
⑻ 滲透水系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護(hù)；
⑼ 供電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。
4 DCS控制系統(tǒng)的組成
本控制系統(tǒng)由以下三部分組成：壓榨過(guò)程DCS控制系統(tǒng)；工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)；Realmis管理監(jiān)視系統(tǒng)。
⑴ 壓榨過(guò)程DCS控制系統(tǒng)
壓榨過(guò)程DCS控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)完成對(duì)甘蔗壓榨生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制和監(jiān)視。本工程的控制范圍為貴糖壓榨車(chē)間內(nèi)的各項(xiàng)設(shè)備，按工藝過(guò)程，分為下列四個(gè)系統(tǒng)：
? 輸蔗系統(tǒng)：各輸蔗帶、蔗刀機(jī)及均蔗機(jī)、理平機(jī)；
? 壓榨系統(tǒng)：壓榨機(jī)、耙齒機(jī)、輸渣機(jī)；
? 滲透水及蔗汁系統(tǒng)：清水泵、滲透水泵、混汁泵、送汁泵及螺旋槽；
? 壓榨機(jī)的潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)。
其自動(dòng)控制系統(tǒng)，主要包括上列各設(shè)備的集中監(jiān)視系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、程序控制與連鎖保護(hù)系統(tǒng)（SCS）。DCS系統(tǒng)硬件包括：一臺(tái)I/O控制柜、一臺(tái)I/O擴(kuò)展控制柜、一臺(tái)繼電器及配電柜、三臺(tái)操作員站（其中一臺(tái)兼任工程師站、打印站、服務(wù)器站及通訊站）。其體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 DCS系統(tǒng)組成
I/O控制站完成現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)采集、模擬和聯(lián)鎖方案運(yùn)算、控制輸出、數(shù)據(jù)上傳等功能。
操作員站進(jìn)行生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視和管理，包括：工藝流程圖顯示及操作，報(bào)表打印，歷史趨勢(shì)顯示，報(bào)警管理等。工程師站完成數(shù)據(jù)庫(kù)、方案算法、圖形、參數(shù)設(shè)置的組態(tài)修改及下裝。服務(wù)站負(fù)責(zé)對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)集中管理和監(jiān)視。
通訊控制站負(fù)責(zé)與其他設(shè)備（包括30臺(tái)電工多功能顯示儀、6臺(tái)ABB變流器）進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，通過(guò)串口接收、校驗(yàn)、分解符合RS-485等通信協(xié)議的通信數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到系統(tǒng)服務(wù)器；從系統(tǒng)服務(wù)器取得經(jīng)處理或加入各種組態(tài)的算法的數(shù)據(jù)，按照協(xié)議組織數(shù)據(jù)包發(fā)送到其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或進(jìn)行遠(yuǎn)程發(fā)送。
⑵ 工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)
工業(yè)電視監(jiān)視系統(tǒng)由14個(gè)攝像機(jī)、2臺(tái)信號(hào)切換器、2臺(tái)工業(yè)電視組成。攝像機(jī)安裝在壓榨生產(chǎn)線的各個(gè)部位，分別監(jiān)視1~6#壓榨機(jī)、輸渣帶、2#輸蔗帶、東1#輸蔗帶、西1#輸蔗帶、東卸蔗臺(tái)、西卸蔗臺(tái)、卸蔗全景、壓榨全景等14個(gè)監(jiān)控點(diǎn)。信號(hào)切換器和工業(yè)電視安裝在中央控制室，用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)視。
⑶ Realmis管理監(jiān)視系統(tǒng)
Realmis管理監(jiān)視系統(tǒng)由1臺(tái)網(wǎng)關(guān)機(jī)、1臺(tái)服務(wù)器以及若干臺(tái)客戶(hù)機(jī)組成。主要實(shí)現(xiàn)壓榨車(chē)間的和利時(shí)DCS控制系統(tǒng)(SmartPro_v3)的數(shù)據(jù)上傳至管理網(wǎng)，消除DCS系統(tǒng)信息獨(dú)立的孤島現(xiàn)象，調(diào)度者和管理者可以在總調(diào)度中心或自己的辦公室里縱覽車(chē)間的實(shí)時(shí)生產(chǎn)情況。主要包括以下功能：
采集壓榨車(chē)間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，分析歷史趨勢(shì)，定制靈活的生產(chǎn)報(bào)表,追憶歷史過(guò)程；數(shù)據(jù)上網(wǎng)后可在管理網(wǎng)以流程圖、趨勢(shì)方式實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)運(yùn)行情況；可以統(tǒng)計(jì)重要參數(shù)超限額運(yùn)行時(shí)間，對(duì)儀表壓限運(yùn)行情況進(jìn)行管理；系統(tǒng)不參與控制，對(duì)現(xiàn)有DCS系統(tǒng)軟件不做任何修改，只增加功能來(lái)傳送數(shù)據(jù)，系統(tǒng)不必停機(jī)；監(jiān)視網(wǎng)內(nèi)的Realmis系統(tǒng)運(yùn)行與DCS系統(tǒng)分屬于兩個(gè)系統(tǒng)，采用不同的傳輸協(xié)議，不會(huì)影響DCS系統(tǒng)中的任何數(shù)據(jù)；支持WEB瀏覽功能，廠長(zhǎng)、調(diào)度等管理人員可以在瀏覽器上瀏覽查詢(xún)實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)。
Realmis系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
5 改造效果
貴糖壓榨系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)自2003后11月21日投入運(yùn)行以后，經(jīng)過(guò)主設(shè)備與自控系統(tǒng)一段時(shí)間的磨合和不斷改進(jìn)，三個(gè)多月來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行正常，使用效果及經(jīng)濟(jì)效益比較明顯。根據(jù)貴糖制糖生產(chǎn)日?qǐng)?bào)表數(shù)據(jù)，與以往榨季相比：
? 壓榨抽出率提高了0.4個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到96.0%以上；
? 日榨量提高了500多噸，最高日榨量達(dá)9300噸；
? 榨機(jī)列運(yùn)行電流與扭矩明顯降低并保持平穩(wěn)，降低了電耗，利于設(shè)備安全率的提高。
圖2 貴港糖廠Realmis系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)