Разработка и внедрение на предприятиях ЦБП Российской Федерации и Республики Беларусь автоматизированных систем контроля и управления параметрами бумажного полотна
, ,
, ,
НПООО "Аквар-систем", Минск
,
Пермское управление АСУ, Пермь
Обычно под автоматическими системами управления технологическим процессом бумагоделательной машины (АСУ ТП БДМ) прежде всего понимается система управления качествообразующими параметрами бумаги. Возможности такой системы определяются датчиками, измеряющими показатели, по которым необходимо производить регулирование. Минимальный набор функций системы автоматического управления применительно к ЦБП представляет собой регулирование и поддержание массы и влажности выпускаемого бумажного полотна.
Первые системы АСУ ТП БДМ появились на рынке примерно в 1967 году. Они были основаны на промышленных серийных ЭВМ и интенсивно внедрялись в промышленность. Практически все БДМ (даже самые простые) в западных странах были оснащены системами автоматического регулирования, т. к. без этого БДМ оказывались неконкурентоспособными. В СССР импортными системами были оснащены только БДМ, вырабатывавшие газетную бумагу, и несколько БДМ, вырабатывающих другие типы бумаг.
В последние годы многие предприятия ЦБП приобрели компьютерную технику для интенсификации канцелярского труда. Однако внедрению вычислительных систем непосредственно в производство уделялось мало внимания, хотя именно производство обеспечивает прибыль предприятия.
После 15 лет интенсивных исследований и совместной работы со специалистами-практиками ЦБП фирма "Аквар-систем" завершила разработку и создание современной высокоэффективной автоматизированной системы контроля и управления параметрами качества бумажного и картонного полотна "Aquar-Paper".
Данная система предназначена для предприятий, имеющих на вооружении бумаго - и картоноделательные машины различной производительности, и дает им возможность успешно конкурировать с крупнейшими предприятиями отрасли. "Aquar-Paper" создана с учетом новейших достижений мировой науки, техники и технологий.
Система имеет целый ряд особенностей:
– система "Aquar-Paper" открыта к изменению конфигурации и расширению;
– модульный принцип построения технических и программных средств обеспечивает возможность поэтапного оснащения БДМ средствами контроля и управления;
– основные датчики системы являются интеллектуальными;
– система максимально адаптирована к условиям эксплуатации с точки зрения достижения высоких потребительских свойств при минимальной сложности конструкции;
– программный пакет прост в использовании и не требует длительного обучения персонала.
Разработка структуры системы "Aquar-Paper" с самого начала велась с учетом поэтапного ввода ее в эксплуатацию. Обычно на первом этапе проводится установка информационно-изме-рительного комплекса, имеющего в своем составе ряд необходимых датчиков контроля параметров бумажного полотна, состав которых определяется исходя из требований ГОСТ на бумагу, выпускаемую предприятием-заказчиком. Установка комплекса первичных преобразователей системы позволяет оценить особенности работы БДМ и построить математическую модель ее работы в первом приближении. Дальнейшие работы по первому этапу заключаются в локализации контуров регулирования, определении технологических подсистем, введение которых является минимально необходимым для обеспечения работоспособности системы в соответствии с требованиями, первоначально установленными для верхних контуров автоматического регулирования в целом.
На втором этапе реализации системы вводятся в эксплуатацию отдельные контура регулирования в автономном режиме. Раздельное введение локальных контуров поддержания и управления параметрами технологических подсистем, определенных на первом этапе, позволяет определить границы их применимости к регулированию выбранных локальных величин и построить модель функционирования БДМ с наложенными на нее алгоритмами управления контуров верхнего уровня. Кроме того, определяется набор дополнительных информационно-измерительных подсистем, который необходим для функционирования верхнего уровня.
На заключительном этапе контура, испытанные ранее в локальном режиме, измерительный комплекс, а также дополнительное измерительное оборудование сводятся в одно целое. После этого проводится серия экспериментов, направленная на определение функциональных возможностей созданной системы автоматического управления.
Использование АСУ ТП БДМ создает следующие основные источники прибыли:
1. Уменьшение брака по массе и влажности.
2. Увеличение производительности БДМ.
3. Уменьшение брака по качеству бумаги и уменьшение количества бумаги более дешевых сортов или уменьшение массы и повышение влажности бумаги (экономия полуфабрикатов).
Кроме того, система позволяет осуществлять взвешивание и маркировку рулонов бумаги, при этом каждому рулону присваивается индивидуальный номер, который связан с номером тамбура в АСУ. На каждый рулон печатается индивидуальная этикетка с его номером, штрих-кодом, сортом, маркой, массой рулона и площадью бумаги. Если у потребителя появляется рекламация на качество рулона, то по этому номеру производитель бумаги определяет смену и работников, которые отправили потребителю некондиционный товар. Это существенно повышает ответственность работников и облегчает работу с потребителями.
В таблице представлены примеры для двух БДМ, вырабатывающих газетную бумагу. Машины условно названы БДМ-А и БДМ-Б без указания предприятий. Данные представлены до и после установки АСУ ТП БДМ при производстве газетной бумаги 48,8 г/м2 на внутренний рынок.
Сравнение эффективности работы двух БДМ до и после установки АСУ ТП БДМ
Параметры | БДМ-А | БДМ-Б | ||
без АСУ ТП БДМ | с АСУ ТП БДМ | без АСУ ТП БДМ | с АСУ ТП БДМ | |
Средняя масса бумаги, г/м2 | 48,5 | 49,0 | 47,7 | 47,8 |
Масса бумаги: количество анализов в норме, % | 77,4 | 91,0 | 76,7 | 84,3 |
Средняя влажность бумаги, % | 7,4 | 8,4 | 8,0 | 7,7 |
Влажность бумаги: количество анализов в норме, % | 92,9 | 99,1 | 100 | 100 |
Средняя доля целлюлозы, % | 30,4 | 30,2 | 22,9 | 20,8 |
Средняя скорость БДМ (в % от скорости без АСУ) | 100 | 102 | 100 | 114 |
Диапазон изменения скорости БДМ (% от средней скорости) | 6,5 | 4.5 | 18,2 | 7,7 |
Наиболее простое использование автоматизированных систем управления – это замена ручного регулирования массы и влажности бумаги на автоматическое при постоянной скорости БДМ. При этом появляется возможность непрерывного контроля и регулирования поперечных профилей массы, абсолютно сухой массы и влажности бумаги, что позволяет оптимизировать профили и уменьшить количество брака. Более того, это позволяет существенно увеличить скорость машины и стабилизировать ее работу (как видно из таблицы). Такие системы имеют ряд дополнительных возможностей:
1. Плавное изменение скорости машины с сохранением массы и влажности бумаги. Если появляется необходимость изменить скорость машины, то система плавно переводит скорость на новую величину при сохранении массы и влажности бумаги;
2. Автоматическая замена сорта бумаги. Во время намотки последнего тамбура предыдущего сорта в систему вводятся новые данные по сорту. В момент окончания намотки последнего тамбура в течение нескольких минут система переводит БДМ на новый сорт, в результате отсутствует так называемый "переходной тамбур";
3. Режим максимальной производительности машины, учитывающий возможности БДМ по сушильной части, напуску массы и скорости.
Таким образом, внедрение АСУ ТП БДМ обеспечивает быстрый возврат расходов за счет лучшего регулирования массы и влажности бумаги по сравнению с ручным управлением,
а также возможного увеличения производительности БДМ.
