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柴 琳
1 項目背景
目前，中國制糖企業(yè)的自動化水平相當低，生產過程的機械和設備基本是靠人工操作或監(jiān)控，帶來了生產效率低下、設備故障率高和勞動生產率低等諸多問題。為了改變廣西糖廠成本高，質量低，污染環(huán)境，自動化程度低等諸多問題，經過調查研究，2002年“廣西糖業(yè)共性關鍵技術開發(fā)”項目正式被批準為國家技術創(chuàng)新項目，并正式執(zhí)行。2003年在國家經貿委的領導下，北京和利時系統(tǒng)工程股份有限公司（以下簡稱和利時公司）承擔了這一項目中三個子項之一--廣西貴糖（集團）股份有限公司甘蔗壓榨過程自動化控制系統(tǒng)的研究開發(fā)及工程實施工作。
2 改造目標
利用計算機、自動控制、網絡通訊、多媒體、高位槽檢測、扭矩控制等技術，通過創(chuàng)新開發(fā)和系統(tǒng)整合，實現(xiàn)甘蔗壓榨過程的全自動化控制、過程控制數據的信息共享，全面優(yōu)化制糖壓榨過程的生產和監(jiān)控，從而達到壓榨過程的均衡、安全、穩(wěn)定、高抽出、低消耗的目的，要求技術上達到世界先進水平，設備盡量國產化。具體指標為：生產安全率達到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
在傳統(tǒng)的壓榨生產中，下蔗量是靠有經驗的操作人員現(xiàn)場控制，無法達到穩(wěn)定的控制壓榨生產過程均衡性。為保證
為解決這些問題，本項目使用和利時公司的SmartPro DCS控制系統(tǒng)，澳大利亞SRI制糖研究所的高位槽設計和相關檢測元件和ABB公司的直流傳動裝置，主要實現(xiàn)了甘蔗壓榨工藝過程中如下控制要求：
⑴ 6臺壓榨機的榨機轉速自動調節(jié),實現(xiàn)均衡壓榨、提高壓榨抽出率；
⑵ 使用高位槽及檢測技術，實現(xiàn)料位自動控制；
⑶ 使用榨機扭矩檢測技術，保證榨機和減速箱安全操作；
⑷ 甘蔗進料量與滲透水的加入量比例控制和水溫控制，實現(xiàn)高效滲透；
⑸ 輸蔗帶速度自動控制，實現(xiàn)均衡輸蔗，穩(wěn)定進遮量；
⑹ 潤滑油系統(tǒng)的全自動控制、聯(lián)鎖保護；
⑺ 壓榨機、耙齒機、輸渣帶、輸蔗帶的聯(lián)鎖控制與聯(lián)鎖保護；
⑻ 滲透水系統(tǒng)的聯(lián)鎖保護；
⑼ 供電系統(tǒng)的數據監(jiān)測。
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 壓榨過程DCS控制系統(tǒng)
壓榨過程DCS控制系統(tǒng)主要負責完成對甘蔗壓榨生產過程的自動控制和監(jiān)視。本工程的控制范圍為貴糖壓榨車間內的各項設備，按工藝過程，分為下列四個系統(tǒng)：
? 輸蔗系統(tǒng)：各輸蔗帶、蔗刀機及均蔗機、理平機；
? 壓榨系統(tǒng)：壓榨機、耙齒機、輸渣機；
? 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；
? 壓榨機的潤滑、冷卻系統(tǒng)。
其自動控制系統(tǒng)，主要包括上列各設備的集中監(jiān)視系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、程序控制與連鎖保護系統(tǒng)（SCS）。DCS系統(tǒng)硬件包括：一臺I/O控制柜、一臺I/O擴展控制柜、一臺繼電器及配電柜、三臺操作員站（其中一臺兼任工程師站、打印站、服務器站及通訊站）。其體系結構如圖1所示。
圖1 DCS系統(tǒng)組成
I/O控制站完成現(xiàn)場信號采集、模擬和聯(lián)鎖方案運算、控制輸出、數據上傳等功能。
操作員站進行生產現(xiàn)場的監(jiān)視和管理，包括：工藝流程圖顯示及操作，報表打印，歷史趨勢顯示，報警管理等。工程師站完成數據庫、方案算法、圖形、參數設置的組態(tài)修改及下裝。服務站負責對系統(tǒng)數據集中管理和監(jiān)視。
通訊控制站負責與其他設備（包括30臺電工多功能顯示儀、6臺ABB變流器）進行數據通訊，通過串口接收、校驗、分解符合RS-485等通信協(xié)議的通信數據，并將數據發(fā)送到系統(tǒng)服務器；從系統(tǒng)服務器取得經處理或加入各種組態(tài)的算法的數據，按照協(xié)議組織數據包發(fā)送到其它計算機系統(tǒng)或進行遠程發(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個攝像機、2臺信號切換器、2臺工業(yè)電視組成。攝像機安裝在壓榨生產線的各個部位，分別監(jiān)視1~6#壓榨機、輸渣帶、2#輸蔗帶、東1#輸蔗帶、西1#輸蔗帶、東卸蔗臺、西卸蔗臺、卸蔗全景、壓榨全景等14個監(jiān)控點。信號切換器和工業(yè)電視安裝在中央控制室，用于對現(xiàn)場的監(jiān)視。
⑶ Realmis管理監(jiān)視系統(tǒng)
Realmis管理監(jiān)視系統(tǒng)由1臺網關機、1臺服務器以及若干臺客戶機組成。主要實現(xiàn)壓榨車間的和利時DCS控制系統(tǒng)(SmartPro_v3)的數據上傳至管理網，消除DCS系統(tǒng)信息獨立的孤島現(xiàn)象，調度者和管理者可以在總調度中心或自己的辦公室里縱覽車間的實時生產情況。主要包括以下功能：
采集壓榨車間實時數據，分析歷史趨勢，定制靈活的生產報表,追憶歷史過程；數據上網后可在管理網以流程圖、趨勢方式實時監(jiān)測生產運行情況；可以統(tǒng)計重要參數超限額運行時間，對儀表壓限運行情況進行管理；系統(tǒng)不參與控制，對現(xiàn)有DCS系統(tǒng)軟件不做任何修改，只增加功能來傳送數據，系統(tǒng)不必停機；監(jiān)視網內的Realmis系統(tǒng)運行與DCS系統(tǒng)分屬于兩個系統(tǒng)，采用不同的傳輸協(xié)議，不會影響DCS系統(tǒng)中的任何數據；支持WEB瀏覽功能，廠長、調度等管理人員可以在瀏覽器上瀏覽查詢實時及歷史數據。
Realmis系統(tǒng)的網絡結構圖如圖2所示。
5 改造效果
貴糖壓榨系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)自2003后11月21日投入運行以后，經過主設備與自控系統(tǒng)一段時間的磨合和不斷改進，三個多月來，系統(tǒng)運行正常，使用效果及經濟效益比較明顯。根據貴糖制糖生產日報表數據，與以往榨季相比：
? 壓榨抽出率提高了0.4個百分點，達到96.0%以上；
? 日榨量提高了500多噸，最高日榨量達9300噸；
? 榨機列運行電流與扭矩明顯降低并保持平穩(wěn)，降低了電耗，利于設備安全率的提高。
圖2 貴港糖廠Realmis系統(tǒng)結構圖
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號