摘要：本文主要闡述了恒豐10號造紙機控制系統DCS及QCS升級改造方案及應用情況。重點說明了在DCS及 QCS系統升級改造中，詳細的硬件及軟件升級過程，新增功能，改善程度，并對霍尼公司的解決方案及自動化產品及服務給予肯定。
恒豐10號紙機的DCS控制為1999年引進Honeywell 公司針對制漿、造紙業專門開發的TotalPlant® Alcont(簡稱TPA)集散控制系統，QCS亦為同年引進的MxOpen質量控制系統。TPA是恒豐紙業第一套完整的DCS控制系統，其良好的人際界面、完善的、靈活方便的系統及應用組態工具，在1999年的第一次紙機改造中發揮了重要作用。8年來，這DCS/QCS系統運行良好，為10號紙機的正常生產及產品質量的穩定起著保駕護航的作用。
此次DCS/QCS系統改造的主要原因：
1. 隨著國內外市場對產品質量的要求越來越高，該紙機需要再次進行局部改造，同時也迫切需要控制系統進行擴展和更新換代以適應新時期生產的需要。
2. 同時改造前的控制系統的部件逐漸開始老化，系統也開始出現運行不穩定趨勢，故障造成偶爾停機，甚至影響生產。
3．維護成本越來越高，特別是QCS系統中控制板卡，由于現代計算機技術、電子元件的飛速發展、更新升級加快，控制系統的控制板卡的元器件已逐步淘汰，其配件在市場上很少且價格很高，所以大部分板（卡）件出現故障時只能送回供應商的工廠返修，可以想像出對生產的影響，而更為嚴重的是有的備件已無法得到正常供應。
為適應新的生產需要和當前科學技術進步，需要對現有的DCS、QCS系統進行改造升級。根據系統現狀及改造資金情況，我們與Honeywell公司的專家進行反復論證、探討確定了既能保持原系統大部分控制功能不變又能利用現有資源提高控制檔次及控制精度，使改造后的控制系統與主流控制相適應的升級改造方案。具體實施方法如下：
一、 操作站更新情況
原舊系統操作站情況：漿部DCS操作站、紙部DCS操作站（紙部設工程師站）、卷取DCS操作站、QCS操作站。
改造后系統操作站情況：漿部DCS操作站不變，紙部淘汰的舊操作站作為備用，增加一臺新的操作站，更換新的電腦，配置為戴爾高檔Optiplex商用工作站；紙部保留工程師站（不設操作站），更換新電腦，配置為為戴爾高檔Precision商用工作站、增加QCS服務器及紙病服務器，新配置；卷取增加紙病站、設DCS站QCS站，分別為新電腦，最新主流配置。
操作站及工程師站的重新分配及更新換代，使控制室的面貌煥然一新，同時也更利于集中維護、管理及操作。

二、 DCS系統（TPA）硬件升級情況（可對比改造前后的網絡連接圖1和圖2）

圖1/圖2
1. ETI網卡內置驅動程序升級：


原二塊由ETIUP11B升級為ETIUP11E，通過軟盤專用卡升級。
2. 過程模塊PM升級：
原系統的PM1、PM1/1、PM2、PM2/1、PM2/2及PM3等5卡內置驅動程序升級，通過軟件下載進行升級。
3. IOC卡升級：
3塊與服務器的連接卡P1/ IOC卡通過軟件升級。
4. 增加現場控制器FC：
增加一個新的FC1，同時增加2個IO接線柜C3和C4，4個現場總線接口單元NIU，28個輸入輸出IO板。新增的自動控制功能全部在新的現場控制器中完成控制。
硬件的升級，使相當于CPU的XPR卡自動升級。它的升級使將使系統現場控制器FC的運行時間大大縮短。TPA中XPR的CPU的運行時間為0.16ms，新FC的運行時間將達到0.08ms，單位時間可運行的blocks數量也大大增加，大大改善了控制效果。
同時TPA系統通過網絡上新的現場控制器FC，進一步利用Profibus現場總線實現與傳動系統的通訊。舊系統傳動系統的連鎖信號（如上漿泵速度及卷取速度）是通過硬線接入到相應的接口卡的，但每接入一個傳動系統的信號都需要重新敷設電纜，而系統升級后，一條Profibus線便能提供所需的任何傳動信號。網絡系統的改進將會使系統繼續得以擴展，如進一步可接入PA智能現場儀表及新型智能編碼器通訊信號等。
硬件的升級會使控制系統的擴展更加靈活，不必采用較為昂貴的、專門的Honeywell的IO板件。如本次改造中IO模塊中采用了GE公司的VersaMax IO板。特別是控制施劑機電磁閥的控制信號類型是-10V--+10V ，舊的TPA系統要想實現控制必需在原有板件后增加轉換器才能將-10V--+10V信號送出到電磁閥；但系統升級后，這種特殊的-10V--+10V信號可直接通過GE公司的VersaMax的IO板輸出到電磁閥上，實現控制，方便簡捷。
三、 TPA DCS軟件系統升級
1. 操作系統升級：
紙部原DCS工程師站、操作站及卷取操作站的操作系統由原來NT系統升級為XP系統。操作系統的升級使之完全支持中文，面板、菜單界面都為中文，更易于操作工的操作、理解。
2. 組態軟件升級：
原TPA組態軟件中繪圖功能不完善，如不具備圖形的旋轉功能等，組態軟件升級后繪圖更容易，操作也更簡便。
四、 QCS系統升級情況
1. 硬件部分：
原來中控室的QM柜取消，改為壁掛式Davinci系統柜（PM柜）。PMP中裝有信號處理器對傳感器的檢測信號進行處理，并通過以太網與達芬奇主機相連。該處理器具有2000/秒的采樣速率。由于采樣速度的提高，使系統橫向測量分辨率達到5mm。
掃描架內直流傳動電機改為交流變頻電機，掃描速度可提高到400mm/s。使用高分辨率的編碼器，掃描位置精度提高到0.1mm。
更換QCS系統控制計算機，改用達芬奇系統控制主機，系統中采用戴爾高檔Precision商用工作站計算機。
2. 軟件部份：
原來的操作平臺為Unix系統，一些設置需要用命令進行操作，對工程師的要求較高，而現在升級后可在表面上直接操作，簡單方便。
達芬奇系統為用戶提供了開放協議如OPC等。OPC是一個開放的接口標準，是一個技術規范，它為應用程序間的住處集成和交互提供了強有力的手段。現場信號→OPC→系統監控制軟件，表示了現場總線與計算機之間住處傳遞通道。有了OPC作為通用接口，就可把現場信號與上位監控制、人機界面軟件方便地鏈接起來，還可把它們與PC機的某些通用開發和應用軟件平臺鏈接起來。使QCS更方便地與TPA DCS通過OPC進行通訊。
QCS在升級到達芬奇系統后，與原系統相比，性能大幅提高：
1. 掃描速度由200mm/s—300mm/s提高到400mm/s，提高30%-100%。系統橫向檢測分辨率提高到5mm。由于掃描速度和分辨率的提高，使系統能夠發現紙頁品質的細微變化，系統的控制響應速度也大大提高。產品次品率降低，質量提高。
2. 增加系統健康診斷瀏覽器，使操作者隨時了解運行狀態，實現在線故障診斷。掃描架、傳感器和控制板的每一個通道的工作狀態都能清晰顯示。這種早期的故障報警顯示，為維修人員提供了及時處理的可能和預防措施，維修更加方便。
3. 系統報警存儲功能，可在系統中查找歷史紀錄，分析原因，隱患。改變了必須配置打印機記錄報警事件的傳統。
4．增加了如下功能：質量控制數據管理系統—歷史數據存儲管理；數據分析—對生產過程趨勢曲線按照用戶設定的格式顯示。為生產管理人員提供豐富的資料，提供數據分析工具，有利于生產管理及質量的提高；表格形式生成品質及生產報告—易于網絡傳輸，統一的格式使各類人員方便地進行資源共享，實行電子信息化管理；建立實驗室檢測數據與達芬奇系統檢測數據的關聯數據庫；每批（卷）的質量控制參數、系統工作狀態與實驗室檢測數據有機結合；根據生產批號、日期、紙卷記錄查找實驗室檢測數據和QCS系統檢測數據。
此次升級改造工作時間緊、任務重，但通過Honeywell專家與用戶詳細地論證及合理地配置，既保留了原系統的優特點，又對控制系統進行了換代，使增加的控制點合理地進入控制系統；同時也使此次改造達到了最佳的性價比。
Honeywell公司是恒豐紙業優秀的供應商之一，1999年至今已有10號紙機、12號紙機、13號紙機、14號紙機及15號紙機都先后引進了Honeywell公司的DCS、QCS、WIS紙病檢測系統。如今的系統改造是對10號紙機控制系統的第一次升級，此次升級換代，改變了該車間控制系統在公司的控制系統落后于時代的局面，使控制系統再次增添了新的生機和活力。這種對老系統的升級改造不僅提高了系統性能，而且縮短了改造周期，投資又少，是企業挖掘設備潛力，提高經濟效益的有效途徑。目前10號紙機運行穩定，控制良好。
恒豐紙業是目前國內首家實行TotalPlant® Alcont DCS系統升級改造的企業，在系統升級的過程中，Honeywell公司的專家為確保順利升級，不影響用戶的開機時間，專門派人提前來公司進行硬件和軟件升級，對一些重要問題提前處理，保證了用戶的整個技術改造的按時順利完成。
參考文獻：
《現場總線控制系統應用實例》韓兵 于飛著 化學工業出版社
《計算機網絡技術與應用》李向麗 李磊等著 機械工業出版社
作者簡歷：
張葵紅 （1967-）女，牡丹江人，高級工程師，多年從事自動化領域的工程設計、項目開發和技術研究。
聯系方式：牡丹江恒豐紙業設計施工處 郵編：157013
電話：13836350296
電子郵箱：zhangkuihong@126.com