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1 背景

糖類是人體主要營(yíng)養(yǎng)來源之一，人體的消耗要以糖類氧化后產(chǎn)生的熱能來維持，人體活動(dòng)所需的能量大約有70%是靠糖類供給的，食糖不僅是人類生活的必需品，同時(shí)也是飲料、糖果、制藥等相關(guān)行業(yè)中不可或缺的原料。我國(guó)作為重要的食糖生產(chǎn)國(guó)與消費(fèi)國(guó)，糖料種植在農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)中占有重要地位，僅次于糧食、油料、棉花，居第四位。

在食糖生產(chǎn)方面我國(guó)制糖業(yè)目前人力資源消耗極高，但日榨制糖量卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于制糖強(qiáng)國(guó)，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式消耗大量的人力資源，某糖廠日榨1.4萬(wàn)噸，職工880人，還沒包括大量的榨季臨時(shí)工。泰國(guó)日榨1.5萬(wàn)噸，僅配備210人左右；澳大利亞日榨1.3萬(wàn)噸，職工人數(shù)不到100人。由此可見，傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式人力成本高、人力資源嚴(yán)重浪費(fèi)、自動(dòng)化程度低、不符合現(xiàn)代化生產(chǎn)的要求。隨著制糖行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)日益提高，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，人工操作已經(jīng)難以達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)與產(chǎn)品指標(biāo)，影響產(chǎn)品質(zhì)量，造成資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。再加上信息難以整合，極大拖慢生產(chǎn)節(jié)奏，對(duì)生產(chǎn)管理帶來嚴(yán)重遲滯。因此，建設(shè)智能工廠對(duì)于制糖行業(yè)來說勢(shì)在必行。

當(dāng)前，中國(guó)制造企業(yè)正在加快智能工廠的建設(shè)步伐，南寧糖業(yè)股份有限公司作為目前國(guó)內(nèi)制糖行業(yè)最大的國(guó)有控股上市公司，中國(guó)輕工業(yè)制糖行業(yè)十強(qiáng)企業(yè)，開啟了“自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化”的現(xiàn)代化智慧工廠建設(shè)道路。

甘蔗制糖工序包括壓榨→沉清（也作澄清、清凈）→蒸發(fā)→上浮→煮糖→分蜜→干燥→篩分→包裝，另外生產(chǎn)中產(chǎn)生的蔗渣不僅可作為鍋爐燃料，發(fā)電供汽，為整個(gè)工廠提供動(dòng)力，部分蔗渣還可施肥、造紙等。

圖1 蔗糖生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)鏈

圖2 幾種甘蔗制糖工藝步驟簡(jiǎn)介

2 項(xiàng)目目標(biāo)

此項(xiàng)目是針對(duì)南寧糖業(yè)明陽(yáng)糖廠的全自動(dòng)化全信息化改建，改建項(xiàng)目不同于新建項(xiàng)目，實(shí)施難度比較大，現(xiàn)場(chǎng)有大量的獨(dú)立控制單元，除了1萬(wàn)多點(diǎn)的物理點(diǎn)外，還要將二十幾臺(tái)不同類型的單元控制器進(jìn)行通訊整合，實(shí)現(xiàn)中央控制室的總體調(diào)度。整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)共包含三層：分別是控制網(wǎng)絡(luò)（控制器與I/O站之間的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊網(wǎng)絡(luò)）、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)（人機(jī)界面計(jì)算機(jī)HMI與控制站之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓I(yè)以太網(wǎng)）、主控室監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（主控室服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)操作站的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓饫w環(huán)網(wǎng)），通過光纖環(huán)網(wǎng)連接各分控室的操作站，實(shí)現(xiàn)全廠數(shù)據(jù)的完全整合管理。并配置大屏幕顯示（拼接）屏，可顯示全廠生產(chǎn)關(guān)鍵工序的監(jiān)控畫面，掌握全廠的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，調(diào)度指揮生產(chǎn)。為提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕芯W(wǎng)絡(luò)均采用冗余結(jié)構(gòu)。

按生產(chǎn)工序設(shè)置5個(gè)DCS分控室，甘蔗預(yù)處理壓榨分控室（控制站*3）、澄清蒸發(fā)分控室（控制站*3）、成糖分蜜干燥分控室（控制站*4）、熱電站鍋爐汽機(jī)控制室（控制站*5），該控制室通過通訊的方式連接2個(gè)PLC控制室，分別是壓榨翻板機(jī)除雜系統(tǒng)分控室、熱電中水/污水系統(tǒng)分控室。分控室主要作用是就近布置系統(tǒng)控制站、I/O柜、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)、執(zhí)行單元配電等，以減少工程電纜的長(zhǎng)度。分控室布置操作站，提供本地監(jiān)控。通過布置光纖網(wǎng)絡(luò)，將分控室操作站集中到中央調(diào)度控制室，實(shí)現(xiàn)全廠集中生產(chǎn)操作管理。

圖3 整體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

3 項(xiàng)目實(shí)施與應(yīng)用

項(xiàng)目采用優(yōu)穩(wěn)公司自主研發(fā)的UW600DCS控制系統(tǒng)，對(duì)南寧糖業(yè)明陽(yáng)糖廠進(jìn)行全廠自動(dòng)化改造，成功設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了：壓榨車間自動(dòng)喂蔗系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)首套DCS自動(dòng)化煮糖系統(tǒng)，并針對(duì)動(dòng)力車間多種開關(guān)型調(diào)節(jié)閥自主設(shè)計(jì)伺服控制算法，成功解決了此種閥門開度不穩(wěn)定、無(wú)法進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的問題。另外，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)16臺(tái)分蜜機(jī)采用Profibus、ModBus等工業(yè)總線通訊進(jìn)行集中控制，成功實(shí)現(xiàn)了分密系統(tǒng)的集中化生產(chǎn)管理。此自動(dòng)化生產(chǎn)控制系統(tǒng)能夠很好的滿足制糖業(yè)各工段的生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的自動(dòng)化、信息化、智能化。

（1）壓榨提汁

壓榨提汁生產(chǎn)線按逆物料啟動(dòng)、順物料停車來運(yùn)作。即啟動(dòng)時(shí)，為了避免設(shè)備同時(shí)啟動(dòng)而造成負(fù)載的陡增，同時(shí)也為了防止蔗料在生產(chǎn)線上的堵塞，采用先啟動(dòng)后級(jí)設(shè)備，延時(shí)后再啟動(dòng)前一級(jí)的設(shè)備的逆向延時(shí)啟動(dòng)方式；停機(jī)時(shí)，為了使在生產(chǎn)線上殘余的物料能完成其剩余的工藝流程，采用先停止前一級(jí)設(shè)備，延時(shí)后再停止后一級(jí)設(shè)備的順向延時(shí)停機(jī)方式。另外當(dāng)設(shè)備有故障發(fā)生時(shí)，控制系統(tǒng)能及時(shí)報(bào)警并能顯示出故障，同時(shí)使輸送機(jī)1和輸送機(jī)2能立即互鎖停機(jī)，以免造成嚴(yán)重事故。

壓榨車間是蔗糖生產(chǎn)的第一步，其大型設(shè)備多，要求高響應(yīng)高精度的同時(shí)，必須保證操作安全及產(chǎn)品質(zhì)量。壓榨系統(tǒng)主要可分為進(jìn)蔗系統(tǒng)與泵浦系統(tǒng)，進(jìn)蔗系統(tǒng)主要包括：一、二級(jí)帶轉(zhuǎn)速控制、提升機(jī)轉(zhuǎn)速控制、榨機(jī)轉(zhuǎn)速控制以及耙齒機(jī)轉(zhuǎn)速聯(lián)鎖控制；泵浦系統(tǒng)主要包括：稀汁桶液位控制、滲透水流量控制以及混合汁流量控制。具體描述如下：

一級(jí)帶轉(zhuǎn)速控制：一級(jí)帶相當(dāng)于入蔗量的預(yù)處理控制，此時(shí)帶速采用串級(jí)PID進(jìn)行自動(dòng)控制，主調(diào)節(jié)為二級(jí)帶料位，其料位值可進(jìn)行設(shè)定，副調(diào)為一級(jí)帶料位，協(xié)同主調(diào)及時(shí)準(zhǔn)確調(diào)整一級(jí)帶轉(zhuǎn)速，使二級(jí)帶料位槽不空槽不漲槽，這樣才能保證二級(jí)帶的均衡進(jìn)蔗。

圖4 壓榨一線泵浦界面

二級(jí)帶轉(zhuǎn)速控制：主要根據(jù)核子稱傳至DCS的實(shí)時(shí)榨量調(diào)整二級(jí)帶轉(zhuǎn)速的大小，保證其進(jìn)入榨機(jī)的“纖維量”恒定，從而保證榨機(jī)的負(fù)荷穩(wěn)定。

榨機(jī)轉(zhuǎn)速控制：通過五級(jí)料位開關(guān)控制，設(shè)定好基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速后，若一級(jí)料位開關(guān)動(dòng)作則增加設(shè)定轉(zhuǎn)速1，二級(jí)料位開關(guān)動(dòng)作則增加設(shè)定轉(zhuǎn)速2，三級(jí)料位開關(guān)動(dòng)作則增加設(shè)定轉(zhuǎn)速3，四級(jí)料位開關(guān)動(dòng)作則增加設(shè)定轉(zhuǎn)速4，五級(jí)料位開關(guān)動(dòng)作則增加設(shè)定轉(zhuǎn)速5，同時(shí)，相近兩個(gè)料位開關(guān)進(jìn)行互鎖。即用每座高位槽的料位點(diǎn)信號(hào)指示本座壓榨機(jī)調(diào)速,保證高位槽料位的穩(wěn)定高度，從而使通過各壓榨機(jī)的蔗層厚度均勻，人轆壓力均勻、達(dá)到高榨、高抽出、低負(fù)荷的目的。

耙齒機(jī)轉(zhuǎn)速聯(lián)鎖聯(lián)鎖控制：整條生產(chǎn)線只降速度不停機(jī)，以保證能夠及時(shí)順利開機(jī)，穩(wěn)定生產(chǎn)。各榨機(jī)停止對(duì)應(yīng)的耙齒機(jī)也停止，另外，一線6#榨機(jī)轉(zhuǎn)速降至額定轉(zhuǎn)速10%時(shí)，5#耙齒機(jī)轉(zhuǎn)速（歸0）；鍋爐1#皮帶停止時(shí)，5#耙齒機(jī)轉(zhuǎn)速歸0；并按5#耙——4#耙——3#耙——2#耙——1#耙——提升機(jī)——二級(jí)帶——一級(jí)帶的順序，停止滑差電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速（調(diào)速器歸0）。

稀汁桶液位控制：采用智能PID調(diào)節(jié)器，在均衡壓榨的同時(shí)，對(duì)各個(gè)稀汁桶設(shè)定合理的液位值，使各個(gè)榨機(jī)對(duì)應(yīng)的稀汁桶液位做到不空不溢，這樣才能保證混合汁液位的穩(wěn)定。

滲透水控制：首先，進(jìn)入滲透水箱的冷熱水管各有一個(gè)開關(guān)閥傳至DCS，通過控制這兩個(gè)閥門來調(diào)節(jié)滲透水箱的溫度及液位；然后，通過調(diào)節(jié)滲透水泵的出口調(diào)節(jié)閥，來調(diào)節(jié)進(jìn)入榨機(jī)的滲透水流量。

混合汁流量控制：混合汁的調(diào)節(jié)首先需要保證其流量的穩(wěn)定性，而混合汁箱則可以看成壓榨車間至制煉車間的一個(gè)“緩沖器”，在保證流量的同時(shí)，也不允許其抽空或者溢出，本項(xiàng)目中采用智能化數(shù)學(xué)建模與PID結(jié)合進(jìn)行控制，在液位與流量中引入榨量變化，榨量增加則混合汁流量也進(jìn)行緩慢增加，同樣榨量減小其也逐漸減小，這樣自動(dòng)調(diào)節(jié)去制煉車間的混合汁流量，保證制煉車間原料正常。

（2）沉清上浮

壓榨出來的蔗汁還含有很多雜質(zhì)，沉清工段通過去除非糖分以提高糖汁的純度，并降低其粘度和色值，為煮糖結(jié)晶提供優(yōu)質(zhì)的原料糖漿。

沉清上浮工藝作為貫穿制糖過程的關(guān)鍵操作，直接影響著糖的質(zhì)量和產(chǎn)量，而時(shí)間、溫度、pH值則是沉清工段的重要指標(biāo)。而此次沉清的主要控制難點(diǎn)在于對(duì)糖汁一次加熱和二次加熱溫度的控制，也就是對(duì)中和反應(yīng)的控制。

由于蔗汁蒸發(fā)受高溫影響，將會(huì)導(dǎo)致其消耗時(shí)間過長(zhǎng)，進(jìn)而使蔗汁的pH值受到時(shí)間影響降低，糖汁偏酸，加快轉(zhuǎn)化速度，令溫度升高，最后導(dǎo)致時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)，降低收回率。為避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，我們通過優(yōu)穩(wěn)特有的智能PID對(duì)一次加熱、二次加熱汁汽閥進(jìn)行控制，精確控制加熱溫度在100℃左右，使現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控溫生產(chǎn)，既減少了人為干擾，又實(shí)現(xiàn)了溫度的精確控制，保證了生產(chǎn)質(zhì)量。

圖5 沉清控制界面

本次上浮工段通過最小二乘法進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，精確控制絮凝劑以及磷酸加入量、打泡流量和糖漿流量，與設(shè)定值誤差達(dá)到2.5%以內(nèi)。從而更好的控制工藝參數(shù)，使氣泡與絮凝劑充分混合，進(jìn)入上浮器后更好的捕捉色素物質(zhì)與膠體顆粒，迅速浮升與清汁分離。為獲得低色值、低粘度、低濁度和低含硫的良好糖漿打下了基礎(chǔ)。

（3）五效蒸發(fā)

蒸發(fā)系統(tǒng)是制糖生產(chǎn)過程中的心臟，需將清凈后的低錘度稀糖汁通過蒸發(fā)，除去大量水份，濃縮成較高錘度65°BX左右的糖漿，供結(jié)晶煮糖。

本項(xiàng)目用六個(gè)蒸發(fā)罐來實(shí)現(xiàn)五效蒸發(fā)，總會(huì)有一個(gè)蒸發(fā)罐處于備用狀態(tài)。四效汁汽會(huì)從四號(hào)蒸發(fā)罐或五號(hào)蒸發(fā)罐出來，然后經(jīng)過熱水平衡箱至上浮器，經(jīng)過浮清處理后再進(jìn)入五號(hào)或六號(hào)蒸發(fā)罐，也就是最終的五效汁汽從五號(hào)或六號(hào)蒸發(fā)罐出來，然后經(jīng)過濃縮罐至沉清糖漿箱，得到清糖漿以用于煮糖。

圖6 蒸發(fā)DCS界面

由于蒸發(fā)系統(tǒng)的六個(gè)蒸發(fā)罐是連在一起的，上級(jí)蒸發(fā)罐的汁汽直接進(jìn)入下級(jí)蒸發(fā)罐，所以各個(gè)蒸發(fā)罐的液位也是相互影響的。我們主要控制各個(gè)蒸發(fā)罐聯(lián)通管道上的調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)各個(gè)蒸發(fā)罐的進(jìn)汁汽量來調(diào)節(jié)其液位的高低。在此之前，首先需做到穩(wěn)定初始加熱蒸汽壓力，這樣才能在大環(huán)境穩(wěn)定的前提下對(duì)各個(gè)蒸發(fā)罐的液位進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。同時(shí)還需注意各個(gè)蒸發(fā)罐的壓力，由于蒸發(fā)系統(tǒng)采用的是真空差壓式蒸發(fā)，靠微差壓來進(jìn)行汁汽的有效流轉(zhuǎn)，一效蒸發(fā)壓力約在0.25MPa左右，逐級(jí)遞減，所以對(duì)各個(gè)蒸發(fā)罐的真空度控制尤為重要。

我們通過智能化串級(jí)PID控制原理，主調(diào)節(jié)參數(shù)為各蒸發(fā)罐壓力，副調(diào)節(jié)為反應(yīng)較為靈敏的蒸發(fā)罐液位，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)響應(yīng)。在保證各蒸發(fā)罐真空度的前提下，將各蒸發(fā)罐的液位維持在量程的三分之一左右，確保為下級(jí)煮糖提供優(yōu)質(zhì)的糖漿。另外，控制用汽量與五效真空罐的溫度，通過不同的壓力對(duì)應(yīng)的不同飽和蒸汽溫度，對(duì)溫度設(shè)定值進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤與調(diào)整。這樣在保證蒸汽用量處于最佳狀態(tài)的同時(shí)，使用汽效率最大化，將糖分回收率增加，并降低能耗。

（4）煮糖與結(jié)晶

在煮糖過程中，真空度、蒸汽壓力、入料濃度和溫度這四個(gè)技術(shù)條件，自始至終都是相互影響，相互聯(lián)系的。在整個(gè)煮煉過程中，需要穩(wěn)定控制好真空度、蒸汽壓力、入料濃度與溫度，使水分蒸發(fā)與蔗糖沉積的速率平衡。

在本項(xiàng)目中，間歇煮糖主要針對(duì)甲糖糕的煮制，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)第一套DCS控制的自動(dòng)化煮糖系統(tǒng)。其控制流程主要分為入種階段與煮糖階段。入種階段為煮糖做準(zhǔn)備，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化順序控制，為煮糖階段做準(zhǔn)備。煮糖階段為自動(dòng)控制的核心階段，優(yōu)穩(wěn)系統(tǒng)針對(duì)糖廠煮糖工藝過程進(jìn)行合理建模，將其主要分為：一階煮水階段、甲洗階段、二階煮水階段、濃縮放糖、結(jié)束洗罐等步驟。

圖7 甲糖煮糖DCS操作界面

其中一階煮水與甲洗階段可根據(jù)工況選擇是否投入。煮糖的整個(gè)過程主要根據(jù)所設(shè)定的15段煮糖曲線法來進(jìn)行自動(dòng)煮糖，自動(dòng)調(diào)節(jié)閥根據(jù)煮糖曲線對(duì)煮糖罐的液位與錘度進(jìn)行自動(dòng)追蹤與調(diào)節(jié)，對(duì)入料調(diào)節(jié)閥及熱水調(diào)節(jié)閥進(jìn)行自動(dòng)控制，使錘度與現(xiàn)場(chǎng)液位按預(yù)先設(shè)置好的經(jīng)驗(yàn)曲線運(yùn)行，系統(tǒng)在安裝調(diào)試好以后無(wú)須人工操作和干預(yù)，人為因素對(duì)系統(tǒng)影響幾乎為零，此外操作人員還可以通過人工設(shè)置參數(shù)來優(yōu)化調(diào)整曲線，例如第一階段煮水與第二階段煮水，均可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)節(jié)相應(yīng)參數(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到最好的自動(dòng)化煮糖效果。

自動(dòng)放糖時(shí)，控制系統(tǒng)對(duì)攪拌電流與垂度進(jìn)行雙判斷，有任意條件達(dá)到即可放糖，從而達(dá)到精確、順利放糖的目的。

（5）助晶分蜜

煮糖的過程中，助晶過程是糖糕中晶體繼續(xù)長(zhǎng)大的過程。在煮糖的后期，各種糖糕均有濃度高、粘度大、對(duì)流緩慢的特點(diǎn)。這種糖糕不宜在結(jié)晶罐中繼續(xù)煮制。但母液中仍含有大量糖分，若不使其盡量結(jié)晶出來，會(huì)增加糖分損失。

助晶階段主要控制助晶時(shí)間，一般甲糖為2~4小時(shí)，乙糖為4~6小時(shí)，丙糖24小時(shí)左右。另外控制母液濃度，通過適量加水來控制糖膏濃度，控制結(jié)晶體長(zhǎng)大所需要的過飽和度，有利于分蜜的順利進(jìn)行。

助晶后的各種糖膏仍然是晶體和糖蜜的混合物，必須經(jīng)過分蜜才能將其中的晶體分離出來。由于糖膏的性質(zhì)不同，其對(duì)分蜜操作與設(shè)備的要求也各不相同。甲、乙、丙糖膏的的晶液比、純度、流動(dòng)性等依次減小，而含蜜量、粘度等則依次增大，因而分蜜也逐漸困難。

本項(xiàng)目中將現(xiàn)場(chǎng)所有分蜜采用DP、ModBus通訊方式傳至DCS，在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控、操作分蜜機(jī)的目的，更加有利于分蜜工段的調(diào)整與改進(jìn)。

（6）鍋爐汽機(jī)鍋爐部分主要功能有：汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)，過熱汽溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)，給水閥前母管壓力給水泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

汽機(jī)部分主要功能有：減溫減壓器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，除氧水箱水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

本項(xiàng)目DCS系統(tǒng)主要運(yùn)用智能PID控制算法，并對(duì)過程量PV值進(jìn)行二選一處理，以保證控制的精確性。另外，汽包水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用單沖量與三沖量相結(jié)合的方式，當(dāng)鍋爐負(fù)荷大于30%時(shí)，自動(dòng)切換至三沖量調(diào)節(jié)控制。除氧器方面可進(jìn)行控溫或控壓的選擇，以更好的適應(yīng)各種現(xiàn)場(chǎng)情況。另外各主要聯(lián)鎖保護(hù)，如對(duì)空排汽、緊急放水，鍋爐主燃料跳閘系統(tǒng)（MFT），汽機(jī)ETS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鍋爐的安全生產(chǎn)。

在燃燒控制方面，由于蔗渣含水過高、顆粒度偏大、熱值偏低，造成鍋爐煙氣量增加，Nox排放增加，排煙溫度偏高，增加鍋爐的排煙損失，影響鍋爐熱效率。因此配有烘干噴燃系統(tǒng)，具體控制方式如下：

系統(tǒng)設(shè)備有刮板機(jī)——喂料器-烘干機(jī)——破碎機(jī)——送料風(fēng)機(jī)，使用過程中下級(jí)設(shè)備如突然跳停，上級(jí)所有設(shè)備緊急停機(jī)。另設(shè)有堵料聯(lián)鎖判斷，判斷堵料后退出刮板機(jī)。調(diào)節(jié)控制：（1）喂料系統(tǒng)可根據(jù)鍋爐蒸汽負(fù)荷及壓力來，通過調(diào)整喂料機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)整鍋爐喂料量；（2）喂料系統(tǒng)烘干機(jī)溫度，根據(jù)設(shè)定的溫度值調(diào)節(jié)熱風(fēng)風(fēng)門，以滿足烘干要求。

本項(xiàng)目不僅實(shí)現(xiàn)了汽包水位、減溫水、除氧水、喂料器、鍋爐點(diǎn)火等自動(dòng)控制，且優(yōu)化完善了緊急放空放水、緊急設(shè)備停機(jī)、皮帶之間聯(lián)鎖停機(jī)、打包分組及自動(dòng)排污等控制方式。另外，鍋爐、打包進(jìn)行集中控制，減少車間兩個(gè)工序因獨(dú)立操作信息不通暢，有利于鍋爐燃燒均衡和安全生產(chǎn)。同時(shí)，為了提高車間設(shè)備信息化和自動(dòng)化控制水平，通過升級(jí)/改造設(shè)備，使基礎(chǔ)設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性有所提高，為自動(dòng)控制提供良好的基礎(chǔ)平臺(tái)。

4 實(shí)施效果

（1）設(shè)置17個(gè)控制室，相互獨(dú)立又緊密聯(lián)系，在任一控制室均能實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)監(jiān)控，信息共享，又能通過權(quán)限分配機(jī)制，明確操作權(quán)限?？刂普痉倍?，站間通訊量大，由于以前大多是人為手動(dòng)操作，因此各個(gè)崗位交雜繁多。為使現(xiàn)場(chǎng)人員能夠盡快的適應(yīng)DCS操作，并能夠及時(shí)的處理現(xiàn)場(chǎng)問題，本項(xiàng)目共設(shè)計(jì)了17個(gè)控制室，共計(jì)38臺(tái)電腦，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)綜復(fù)雜，各個(gè)站點(diǎn)間的控制測(cè)點(diǎn)依靠系統(tǒng)的強(qiáng)大通訊帶載能力，不依靠硬接線相連，互相引用，遍布全廠各個(gè)角落。且操作權(quán)限分至各個(gè)工段，每臺(tái)電腦均可查看全廠各個(gè)車間的生產(chǎn)情況，但僅能對(duì)本崗位所負(fù)責(zé)的設(shè)備進(jìn)行操作，在加強(qiáng)管理的同時(shí)，也促進(jìn)了生產(chǎn)。

（2）強(qiáng)大的通訊能力，整合了廠內(nèi)原有的所有獨(dú)立單元控制設(shè)備，建立全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制的同時(shí)，為上層的信息化建設(shè)打下基礎(chǔ)。第三方通訊設(shè)備多，通訊量大，通訊方式多樣，UW600系列控制系統(tǒng)具有內(nèi)外部通訊強(qiáng)大的功能。為了給現(xiàn)場(chǎng)操作人員帶來更多方便，也為了節(jié)省項(xiàng)目資金，加快項(xiàng)目進(jìn)度，本項(xiàng)目與第三方通訊多達(dá)20余個(gè)，且大多為第三方PLC控制系統(tǒng)，包括：歐姆龍、西門子200、西門子300、西門子1200等，總通訊點(diǎn)數(shù)達(dá)到2000多個(gè)，而經(jīng)過這一個(gè)榨季的考驗(yàn)，充分體現(xiàn)出了UW600系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠。

（3）通過編寫DCS算法解決老舊閥門不可用問題。由于現(xiàn)場(chǎng)老舊開關(guān)閥太多，閥門定位器調(diào)節(jié)不可靠，遂通過編寫DCS內(nèi)部算法跳過閥門定位器直接對(duì)部分開關(guān)閥進(jìn)行控制。解決了包括鍋爐減溫水、糖漿流量、上浮打泡等閥門的自動(dòng)控制，不但節(jié)約了成本，更方便了現(xiàn)場(chǎng)人員的使用。

（4）液位可控、精準(zhǔn)放糖：由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備老舊，錘度計(jì)、液位計(jì)不準(zhǔn)確，在甲糖自動(dòng)控制算法中，無(wú)法按照傳感器液位進(jìn)行煮糖，也無(wú)法按照傳感器錘度放糖。在現(xiàn)場(chǎng)施工人員、明陽(yáng)煮糖師傅的配合下，通過將液位傳感器與實(shí)際液位校對(duì)的方法，重新在DCS端進(jìn)行液位校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)煮糖中的液位可控；另外，在放糖時(shí)候采用電流放糖法，成功實(shí)現(xiàn)了最后的準(zhǔn)確放糖。

（5）取消電鈴聯(lián)系，DCS命令傳達(dá)速度更快、更穩(wěn)定。以往各個(gè)崗位之間發(fā)生緊急事故時(shí)，需要通過電鈴進(jìn)行聯(lián)系，不僅反應(yīng)慢，而且會(huì)由于電路老化等原因造成聯(lián)系失敗?，F(xiàn)在全廠改造完畢后，以UW600控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，各個(gè)車間可通過DCS系統(tǒng)互相發(fā)送，開榨、停榨、減榨、增榨等指令，不僅加快了反應(yīng)速度，而且通過DCS系統(tǒng)發(fā)出指令也更加穩(wěn)定。

（6）DCS聯(lián)鎖代替現(xiàn)場(chǎng)硬聯(lián)鎖，更加可靠。由于現(xiàn)場(chǎng)以前所用硬聯(lián)鎖電路時(shí)間過長(zhǎng)，接觸器觸點(diǎn)及電路老化嚴(yán)重，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備出現(xiàn)問題時(shí)往往聯(lián)鎖未能起作用?，F(xiàn)將所有關(guān)鍵聯(lián)鎖都用DCS投入，DCS系統(tǒng)強(qiáng)大的運(yùn)算能力及可靠性，使現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)生產(chǎn)問題時(shí)及時(shí)停機(jī)，避免造成更大的生產(chǎn)事故。

綜上所述，DCS系統(tǒng)在此次改造過程中，既解決了許多老舊設(shè)備的控制問題，又方便了現(xiàn)場(chǎng)人員的操作。同時(shí)，也使得人工控制不了的設(shè)備在DCS端得到了穩(wěn)定控制，建立實(shí)施全局完整實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與主要生產(chǎn)裝置、設(shè)施的控制系統(tǒng)（DCS、PLC等）集成，工廠生產(chǎn)信息實(shí)現(xiàn)共享，生產(chǎn)信息實(shí)現(xiàn)可視化，達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)，節(jié)約能源的目的，最終也贏得了現(xiàn)場(chǎng)的認(rèn)可。

5 效益分析

該項(xiàng)目成功助力南寧糖業(yè)股份有限公司“三化”項(xiàng)目順利投產(chǎn)，投入運(yùn)行后效益顯著提升，其中，壓榨抽出率完成97.27%，較上一榨季提升0.19%；廢蜜產(chǎn)率降低0.09%；廢蜜重力純度減低1.38%；三項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)化共增加產(chǎn)糖1362噸，用工總量減少385人，減少人員得到合理安置；共產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益3255.8萬(wàn)元。

摘自《自動(dòng)化博覽》2020年4月刊