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案例頻道遠通紙業(yè)（山東）有限公司 提文彥
1 項目背景
遠通紙業(yè)（山東）有限公司PM2涂布白板紙生產(chǎn)線采用了ABB的DCS/QCS/DRIRES系統(tǒng)，于1994年開機運行，其中傳動系統(tǒng)是ABB直流傳動Tyrak Midi Ⅱ,迄今運行20年左右，存在設(shè)備老化、故障率增高，備件短缺等問題，不利于保證生產(chǎn)的長期穩(wěn)定性，因此對傳動系統(tǒng)進行升級改造勢在必行。
為減少傳動故障率，提高運行效率，減少備件采購成本。公司計劃分步實施，首先計劃升級網(wǎng)壓部12個傳動點，把Tyrak Midi Ⅱ傳動系統(tǒng)升級為DCS800傳動系統(tǒng)，更換下來的Tyrak Midi Ⅱ干部作為其他傳動點備件，可確保幾年內(nèi)無需采購新的備件。
2 項目實施過程
本條紙機共有36個傳動點，首次計劃升級網(wǎng)壓部12個傳動點，升級改造后ABB Tyrak傳動系統(tǒng)與DCS800新老系統(tǒng)共同運行對產(chǎn)品質(zhì)量及運行穩(wěn)定性都是一個較大考驗，也是本次改造首先考慮的難點集重點，經(jīng)過與供應商多次交流，技術(shù)論證，形成以下改造方案：
保留原進線交流電抗器、主接觸器、進線MCCB。
保留原傳動控制柜殼，總電源控制柜。
保留原操作臺。
保留傳動柜體電壓表和電流表（包括直流回路中的分流器和顯示表的保護快熔）。
更換中心單元，選用DCS800。
增加S7-400 PLC 1套及相應的配套設(shè)備，裝于原PLC柜內(nèi)。
分步改造。
保留干部，將網(wǎng)、壓榨部改成DCS800；
PLC使用S7-400，為將來整體改造留下余量
人機界面只改造網(wǎng)、壓榨部，使用1塊MP277；
濕部與干部速度鏈連接使用PLC中的AI/AO。
改造后的電氣傳動系統(tǒng)的三級控制：
第一級控制采用ABB公司原裝進口DCS800系列全數(shù)字控制裝置，執(zhí)行對直流電動機的速度、電流、張力等參數(shù)的控制。
第二級控制采用SIEMENS公司 S7-400 PLC控制系統(tǒng)，配備通訊接口，運用高速串行通訊方式構(gòu)成局域網(wǎng)絡。用于操作臺上與傳動聯(lián)網(wǎng)組成通訊總線。操作臺配置西門子公司MP277與PLC實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通信。PLC上位機主要完成紙機的全數(shù)字給定值，建立起各分部之間嚴格的速度鏈關(guān)系，接收操作臺上發(fā)出的各種控制指令，對下一級傳動單元進行速度指令的設(shè)定和各種邏輯指令的操作。這樣構(gòu)成的系統(tǒng)應用了計算機技術(shù)、計算機網(wǎng)絡通訊技術(shù)、全數(shù)字直流傳動技術(shù)、可編程控制器技術(shù)，大大提高了整套傳動設(shè)備的自動化水平。
系統(tǒng)中因為大量使用全數(shù)字控制技術(shù)，使其運行的可靠性大為提高，維修量大幅下降。特別是減少了大量的有色金屬導線，用戶可節(jié)約購買控制電纜及敷設(shè)導線等費用。對造紙紙張質(zhì)量、產(chǎn)量的提高有相應的促進作用。
第三級SIEMENS公司的 WinCC監(jiān)控系統(tǒng)將每個傳動點的參數(shù)通過畫面能動態(tài)顯示，又負責整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)管理控制。另外監(jiān)控系統(tǒng)留下通用管理接口，供全廠計算機聯(lián)網(wǎng)用。
經(jīng)過改造前后兩張系統(tǒng)圖（如圖1、圖2所示）可以明顯看到改造重點及難點：（1）原老系統(tǒng)PLC為MP200仍然在控制著剩余未改造傳動系統(tǒng)及QCS/DCS的相關(guān)功能。（2）新改造網(wǎng)壓部PLC為新增S7-400系統(tǒng)，單獨控制著網(wǎng)壓部12個傳動點。（3）S7-400通過網(wǎng)線和I/O點輸出端子與原MP200保持通訊和功能控制，實現(xiàn)速度鏈的正常傳輸及功能交替，兩套系統(tǒng)各負其責，不能產(chǎn)生任何沖突或不兼容現(xiàn)象。
3 效益分析
由于改造前計劃周密，經(jīng)過多次技術(shù)研討論證，此項改造于2012年一次性改造成功，運行平穩(wěn)且控制精度遠優(yōu)于老的系統(tǒng)。
改造前幾年數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示僅網(wǎng)壓部傳動系統(tǒng)由于原件老化運行不穩(wěn)定等原因每年造成斷紙或停機10次左右，給我公司造成每年約20萬元損失；網(wǎng)壓部傳動改造后幾乎沒有因網(wǎng)壓部傳動問題造成停機或斷紙現(xiàn)象出現(xiàn)，給我公司大大降低了意外損失，同時提高了運行效率，運作成本也顯著下降；換下的原件經(jīng)過保養(yǎng)檢修完全滿足其他傳動點的備件需求，近幾年備件采購成本也大大降低，實現(xiàn)了當初的改造目標。由于效益明顯，公司計劃陸續(xù)把剩余的老舊自動分化系統(tǒng)逐步更新?lián)Q代，以適應當今日新月異的市場變化及公司整體運作需要。
圖1 改造前系統(tǒng)圖
圖2 改造部分系統(tǒng)圖
摘自《自動化博覽》2017年5月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號