HONEYWELL霍尼韦尔QCS系统5340900
HONEYWELL霍尼韦尔QCS系统5340900
HONEYWELL霍尼韦尔QCS系统5340900
“QCS”是“质量控制系统”的英文缩写，它是指对造纸生产过程中定量、水份、灰份和厚度等参数进行在线检测和控制。
造纸生产过程的成纸定量水份控制是提高产品质量、节约原材料、降低成本、提高自动化程度和企业经济效益的重要手段和措施。它由计算机控制工作站、智能扫描架、传感器、执行机构和控制算法软件等部分组成。计算机控制工作站根据采集的现场信息，组合成各种形式的显示图表，实时、动态、直观。以供工艺人员分析。界面主要包括：工艺流程图、控制画面、纵横幅定量水份分布图、历史趋势等。同时形成各种报表，如日报表、班报表、卷报表。日报表有yi天三班各班的总产量、抄造总长度、生产时间、停机时间。班报表有本班每卷的下机时间、卷目标值、平均值、方差等信息。卷报表有定量给定值、卷均方差值、卷平均值；水份给定值、卷均方差值、卷平均值；整卷纸重、纸长、断纸次数、断纸时间、整卷抄造时间、平均车速、下卷时间、卷号、班号等信息。并接受操作员的指令，更改定量水份的设定值。扫描架的电控部分包括控制器、变频器、传感器和waiwei保护开关。扫描架控制器有自动和手动两种控制方式；变频器主要控制扫描头的扫描速度；传感器主要检测扫描架的位置和纸机状态；waiwei保护开关主要保护扫描架安全运行。 控制方式： 定量 主要通过控制高精度流量阀调节上网绝干浆 量的方法控制纸张的定量； 水份 主要通过控制蒸汽调节阀改变蒸汽压力即烘 缸表面温度来控制纸的水份； 灰份 主要通过控制填料流量阀调节上网填料量的 方法控制纸张的灰份； 由于纸张定量和水份的控制是纯滞后很大的过程，相互之间的耦合非常重要，所以系统进行了强解耦控制。为实现优良的控制品质，系统还引入浓度、车速等工艺变量参与前馈控制。
此外，根据生产工艺要求，系统中还设有断纸自动降汽等自动处理功能。 一般情况下水份、定量工作在大闭环全自动状态，无须人工对系统作任何操作 QCS系统定量检测需用同位素放fang射源，一般有Pm147、Kr85、镅241β。水份用的是红外线fang射源。
涂布白卡纸机采用世界上xianjin的三长网与顶网的纸页成型技术、靴式压榨，配置了xianjin的机内硬压光机、五个涂布头的机内涂布机、机内软压光机和完成设备。设计车速800米/分，卷纸宽度为5650毫米，年产量为30万吨。其质量控制系统是霍尼韦尔公司提供的达芬奇质量控制系统（Da Vinci QCS），它配备了业内zui为广fan的各种在线传感器和高速扫描头，zui终提供了可靠、稳定、jingque、高精度的横向、纵向的测量和控制功能。
二．工艺描述，系统和功能要求
涂布白卡纸项目是guo家“双高一优”大型技改项目之一，产品定位为高dang涂布白卡纸。生产线采用世界上xianjin的三长网与顶网的纸页成型技术、靴式压榨，配置了xianjin的机内硬压光机、五个涂布头的机内涂布机、机内软压光机和完成设备。设计车速800米/分，卷纸宽度为5650毫米，年产量为30万吨。 质量控制系统（QCS）要求采用世界上xianjin的控制技术，能对整条生产线的产品质量实行全方位监控。要求在施胶前、卷取前与涂布头前后分别设有一个扫描架，安装必要的检测探头，除对定量、水份、涂布量进行纵向控制以外，还需对定量、水份、涂布量、厚度进行横向控制，这样才能有xiao地baozheng成纸的生产质量①。
本系统前后共需7个扫描架、5套横向控制（横向定量控制、横向水分控制、横向厚度控制、正/反面涂布量横向控制），与三菱、库斯特、美卓、西门子等多家系统存在通讯接口。传感器配备定量、微波水分、厚度、灰分等传感器，用于检测定量、水分、厚度、涂布量等指标并用来进行相应的纵向、横向控制。
本项目在实施过程中的难点：
1.浆网速比多层控制；
2.与其它系统的通讯接口；
3.涂布量测量方法；
4.瓦哈托流浆箱上的稀释水阀与霍尼韦尔控制执行器的结合；
5.横向定量、横向水分控制要求能在1#、2#扫描架之间切换控制，以实现备用。
三．霍尼韦尔的解决方案
霍尼韦尔针对用户的要求提供了一套达芬奇质量控制系统（Da Vinci QCS），它配备了业内zui为广fan的各种在线传感器和高速扫描头，zui终提供了可靠、稳定、jingque、高精度的横向和纵向的测量和控制功能。系统按客户要求配置了7个扫描架，每个扫描架都配置了定量、微波水分、灰分、纸页温度、空气间隙温度和间隙距离传感器，厚度传感器安装在原纸扫描架和卷取扫描架上，系统配置包括了所有需要的其他设备（如操作站终端、打印机、控制主机）和系统所需的应用软件。包括与第三方系统的通讯所需的接口、硬件、软件和相关工作。系统结构如图一所示：
系统硬件介绍：
扫描架采用达芬奇4000系列 O 型双工字钢承重梁型扫描架，配备有扫描头表面加热均温系统、防静电装置、防结露单元、自动温控系统、纸边到纸边的检测系统等附属装置。扫描头可挂12传感器，方便传感器扩展。扫描速度是可调节的，zui大扫描速度为600 mm/s，扫描位置测量精度为+/- 2mm，以达到zui佳的横向和纵向控制。
传感器全部采用智能新型传感器，baozheng了测量重复性和精度。
网络采用容错以太网FTE作为达芬奇系统的控制网络，提供了冗余配置的高品质的交换机，扫描架和横向系统分别挂于控制网络，容错以太网FTE 是Honeywell的专li技术，该技术可以保障以太网满足控制网络实时性和可靠性的要求且提供了可靠的100Mbps 高速传输速率。
达芬奇系统软件介绍：
纵向定量控制是通过对量化的干浆流量的控制来实现的。纵向水份控制是通过对烘干部的控制来对zui终水份进行控制的。达芬奇系统控制本身和其他相关控制解耦来消除影响、优化过程稳定的交互作用，控制品质随着扫描速度的加快而提高，且对生产过程变量的快速变化的控制更加you效，使经济效益显著提高。
协调车速变化控制是将速度设定值变到新的设定值过程中，同时协调如浆流量,篜汽压力，总压头以及其他相关变量的变化来保持产品的质量的平稳过渡。达芬奇系统是通过前馈和延时等控制作用实现的，其设定值的改变量用于jingque补偿由于车速变化而带来的产品质量的改变，确保了产品质量的平稳过渡。
断纸烘缸启/停控制是指在断纸发生时对烘缸蒸汽压力的控制以防止烘缸积水或过热，断纸发生时烘缸蒸汽压力将自动下降到一个预先设定的设定值，设定值可以是正常烘缸蒸汽压力的一个百分值，经过一定延时后,再次下降到另一预先设定的设定值，当断纸故障消除后烘缸蒸汽压力将自动恢复到正常的烘缸蒸汽压力，每段变化的幅度,延时时间,坡变速度和段数都可根据需要设定。达芬奇系统对断纸烘缸启/停控制有助于缩短断纸时间快速恢复产品生产，快速达到原来的产品质量。
针对本项目在实施过程中的难点，霍尼韦尔提供了如下解决方案：
1．达芬奇浆网速比多层控制
浆网速比控制是用来稳定流浆箱的匀度和抗张比率。浆网速比控制为流浆箱的压力控制器计算出压力设定值。当纸机车速或浆网速比设定值改变时，自动调节流浆箱压力控制器的设定值。达芬奇系统提供了三层网前箱的浆网速比控制，改善了纸张的质量和多层流浆箱的稳定性，减少了扰动和断纸次数，减少了更换生产品种期间和生产速度变化期间的不合格纸张，简化了维护和故障处理,从而使多层流浆箱获得了良好的性能。如图二：
2．与其它系统的通讯接口
本系统与多个供货商存在通讯，有着数据上的传送，霍尼韦尔公司达芬奇系统为用户提供了开放的通讯协议如OPC、PRIFIBUS-DP等，有了开放的通讯协议，达芬奇系统把第三方系统作为自己系统的一部分进行了无缝衔接，满足了设备供货商的需求，确保了通讯的畅通，使数据交换更加方便。
3．涂布量测量方法
现在zui常用的测量方法有三种，分别为直接涂布量传感器测量法、绝干差法、灰分差法。
1) 直接涂布量传感器测量
这种方法是采用红外线传感器直接测定，工作原理是根据涂料成分有选择地吸收某些红外线波长，当把传感器放在涂布机前和涂布机后的扫描架上时，传感器就可以测出涂料中的成分比，就可以确定涂布量。当前已经应用了具有对粘土、胶乳、水分、纤维等各自特有的检测红外线波长带段的传感器，用于测定纸的涂布量。不同的被测定物具有自己特有的吸收波长带，而检测出的是具有选择性的那个狭窄的波长带。红外线传感器测定的精度主要受传感器的性能和过程参数的影响。
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