压榨自控及信息化管理FOSS公司_工厂信息化管理系统

2020-02-27 其他范文下载本文

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技术交流题目：压榨自控及信息化管理提纲：

一、概述：压榨自控及信息化管理对糖业的意义

二、国内外糖厂自控技术现状

三、国内糖厂使用情况

四、需要解决的难题

五、解决方案或原理

六、达到的技术指标

七、各子系统一、概述：压榨自控及信息化管理对糖业的意义在市场竞争日益激烈的环境下，各行各业逐渐从劳动密集型向技术密集型过渡，其中提高生产自动化控制水平和信息化管理水平是关键，甘蔗制糖行业也不例外。作为一个传统产业，甘蔗制糖业是我国部分地区的支柱产业，如广西大部，云南、广东、海南、四川、福建局部地区，在这些地区的经济发展中起着决定性的作用。

因体制僵化、设备落后、规模偏小、劳动生产率低下等原因，我国甘蔗制糖行业在二十世纪末一度处于挣扎求生存的尴尬境地。为摆脱这一困境，许多有识之士做出了不懈的努力。在以在坐的各位专家、领导为代表的业内精英的共同努力下，从更新设备、自动化改造到股份制改造、规模化集团化经营，几大步走出来，终使这一传统产业由衰转盛，重新焕发出夺目的光辉。而这其中，提高生产过程自动化控制水平、管理水平和管理效率，是不可替代的重要一环。

在糖厂生产中，压榨是糖厂生产的第一道工序, 糖厂用电最多的是压榨车间，全厂动力燃料主要是压榨车间生产的甘蔗渣，压榨生产一有较大波动，全厂的动力、蒸汽、物料都会受到严重影响。其中，压榨车间原料蔗进榨量是否均匀及榨机的运行是否平稳，直接影响糖厂的生产稳定、后续车间的生产状况及制糖生产成本。因此，国内外许多制糖企业都将均衡进榨和榨机的全自动控制作为技改的首选目标。

然而，由于压榨生产的特殊性及其他种种原因，到目前为止，国内很多制糖企业没能真正实现压榨车间的全过程自动控制，不少企业停留在手工操作的水平上，压榨车间生产状况极不稳定，造成能耗高、抽出率低、蔗渣供应不稳定，影响了糖厂的经济效益。尽快有效地解决这一糖厂的“老大难”问题，采用高新技术实现压榨车间生产的全过程自动控制，从而使糖厂生产平稳、降低生产成本、减轻工人劳动强度、提高产品质量及产量，是整个制糖行业的必然发展趋势。

二、国外糖厂设备及自动控制技术发展现状

在国外，糖厂自动控制技术的发展差异比较大。技术设备较先进的代表是澳大利亚的一些糖厂，他们的设备精良，自动化程度很高。澳大利亚SRI制糖研究所的压榨自控技术、榨机列的调速、扭矩保护和DCS控制方式，是世界上先进的压榨车间全自动控制系统，但是没有均衡进榨计量自动控制系统。

世界第一产糖大国巴西，其2006/2007制糖年度的甘蔗产量约为3.86亿吨，是我国的3倍，但它的糖厂数量还没有我国多，其制糖企业的规模较大，设备与技术均较我国先进。如中国香港来宝集团2007年2月8日收购的巴西彼得里布糖厂，目前年处理甘蔗能力为200万吨，该集团投入资金进行技术改造后，糖厂将能够在短期内达到年处理甘蔗400万吨的能力，未来有望达到1000万吨，没有先进的自动控制和信息管理技术是不可能达到的。

东南亚国家与非州部分国家的糖厂，其设备与技术则五花八门，既有少量从先进国家进口全套设备的大糖厂，也有与我国设备技术相当的中小糖厂，还有部分采用在我国已被淘汰的基本属于手工操作的较原始的小糖厂，如越南等国。

对我国糖厂而言，比较有借鉴意义的是美国的糖厂，美国的很多原糖厂设备并不比中国先进，但自动化程度和信息化管理水平却远高于我国糖厂。如路易斯安那州的卡德维尔糖厂，其设备与我国许多糖厂主主流设备相当，但自动化程度很高，06/07制糖年日榨量6000吨，总蔗量38万吨，榨期63天，榨期工人40人，停产期8人！也就是说，自动化可以使糖厂的陈旧设备焕发出新的活力。技术装备的更新换代投资巨大，是一个缓慢过程，如果学习美国经验，对我国的糖厂进行自动化方面的改造，挖掘旧装备的潜能，减低人为因素，就会在降低生产成本、减少过程损失、提高劳动生产率等方面发挥重要作用，而且自动化方面的投入相对于设备投入来说，投资少，见效快。

三、我国糖厂压榨自动控制技术现状

我国现有大大小小约300家甘蔗糖厂，规模、设备、技术方面差异极大，既有日处理甘蔗能力达2万吨的大糖厂，也有日处理甘蔗能力仅有一千多吨的小糖厂，生产设备和自动控制、信息管理技术方面也各不相同。但从总体上来说，我国制糖行业与国际先进水平相比，在生产技术、装备水平和产品质量等方面尚有较大差距，整体自动化水平相当低，生产过程的机械和设备很多是靠人工操作或监控。一个中等规模的糖厂，我国需要每班两百名操作工，而国外自动化程度高的国家仅需几人或十几人。

制糖企业的信息化管理则更是一个陌生的名词，不用说与欧美国家相比，就是与国内其它行业比较也已经远远落后。

面对国际、国内竞争的巨大压力，国内各制糖企业都充分认识到了依托现有设备，加强自动化改造，提高企业经济效益的重要性。作为糖厂最重要的工段—压榨车间，更是自动化改造的重点，国内外许多甘蔗制糖企业都将均衡进榨和压榨机的全自动控制作为技术改造的首选目标。

1、广西贵糖压榨自控技术情况

在九五、十五期间，国家曾投入相当大的资金，对我国蔗糖企业的生产设备自动化改造。如：国家经贸委2003年下达给广西“糖业结构调整共性技术开发”项目，在贵港糖业股份有限公司实施，实际与北京和利时公司合作，由和利时公司负责自动控制技术的 “糖厂压榨自动化控制系统”的子项目，专门对蔗糖压榨车间的自动化系统进行专项研究开发，意在解决我国蔗糖企业压榨车间的自动化问题。国家经贸委在下达的项目任务书中要求，项目要“综合考虑工程投资成本、合作方条件、技术和设备先进程度、共性技术的示范作用等多方面因素，力争将压榨自动化控制系统设计成国际先进，国内领先”。该项目研究组在考察了国内、泰国、澳大利亚的蔗糖厂之后决定引进澳大利亚的核心技术，包括高位槽设计和相关检测元件，电气部分引进瑞典ABB直流传动设备，自主开发DCS控制系统，机械设备的设计制造和基础设施建设。同时将压榨车间的DCS控制系统与公司现有的局域网进行光纤网络连接，通过网络服务器新增的RealMis系统进行实时通讯，监控和分析压榨间的工况参数和自控效果，实现公司的管理者在办公室全面掌握和远程指导生产的目的。该项目于2003年11月榨季开始时投入使用，各项指标达到了设计要求，与以往榨季相比，压榨抽出率提高到96.0％以上；日榨量从最高8640吨提高到9300吨（提高了7.64％），榨量经常保持在9000吨左右。但该项目的总共投入改造资金达800多万元。这对一些中小糖厂来说，是一个难以承受的天文数字，因而该项技术在经济上无法在国内获得大面积推广应用，除贵糖外再没有推广到第二家糖厂。

2、国内其它糖厂自控技术现状

其它一些糖厂或多或少都有过一些压榨车间部分子系统的自控技术研究，如广西大学阮向东教授的核子秤计量系统，┄┄但整个车间自动控制系统及信息管理系统则只有本公司完全研制成功。

3、本公司压榨自控技术及产品应用情况

与贵糖从国外引进设备和技术的思路不同，本公司针对我国制糖企业的特点和存在的生产技术、装备水平和产品质量低的问题，研究开发适应我国制糖企业当前设备状况和经济能力的自动控制设备和技术。经过多年艰苦努力，研究出投资小、效率高的压榨车间的各类自动控制子系统。如：“均衡进榨及计量自动控制系统”已为许多中小糖厂采用，反映效果良好，该系统用核子称作为自控过程的基础信号调节输蔗带，达到均匀入榨的目的，其较小的投资适合资金有限的糖厂；榨机阵列自动控制系统、蔗汁秤、桔水秤自动计量系统、远程实时生产管理系统等子系统，这些系统关键技术指标达到国内领先水平（输蔗带核子秤计量误差≤±1%，抽出率达到96%以上，日榨量提高10%以上），但价格仅为不到贵糖自控设备的1/5。

这些系统针对压榨车间的各个关键工段和关键控制点进行自动控制，解决了该车间生产工艺参数波动大、设备负载及工作状态波动大，一致性、重复性差，安全率不高等问题，从而使糖厂生产平稳、降低糖业生产成本、减轻工人劳动强度、提高产品质量及产量，通过用户实际使用证明取得了良好的经济效益。

但在实际应用这些控制系统过程中，本公司科技人员注意到，虽然各个单个控制系统取得了良好的效果，但由于蔗糖生产工艺中的上下工序的关联度高，互相影响很大。单纯提高生产设备单机自动化水平，仅对某个关键工序和关键控制点进行单独检测与控制，难以发挥综合效益。因此，本公司科技人员提出了利用现场总线技术，以太网（TCP/IP）通信技术，网关设备等技术，将整个压榨车间的各个工段的生产设备，甚至是整个蔗糖生产工艺流程作为一个系统来考虑，进行综合检测控制。同时，根据蔗糖工艺技术要求和技术参数，编制计算机应用软件，通过计算机和现代通信技术，实现蔗糖生产过程的自动化、智能化检测与控制，实现企业的最佳经济效益。

由于本公司十年如一日刻苦钻研糖厂自动化控制技术，对制糖行业技术进步做出了一些贡献，得到各级政府的充分肯定，多项产品获得南宁市、广西壮族自治区科技进步奖、广西壮族自治区计算机成果推广应用奖及优秀软件产品、高新技术产品认定。

用户是检验产品的最好的试金石，我们的努力还得到了广大糖厂用户的认可，所研发的压榨自动控制系统已在130多家糖厂得到应用，几乎涵盖我国所有甘蔗糖业集团和规模较大的大中型糖厂，占我国甘蔗糖厂的近半壁江山。而且，随着我国糖厂效益的进一步提高和技术改造的进一步深入，原来一些规模较小的糖厂也陆续与我公司达成了使用意向。此外，我公司产品还在进一步开拓国内市场的同时，逐步向生产工艺和生产设备与我国糖厂相近的国外市场扩展，现已有一套产品出口到英属圭亚那，与多个东南亚糖厂达成使用协议并与其中部分糖厂草签使用合同。目前，整个压榨车间自动控制及信息管理系统已在广西大新雷平投入使用，并计划在今年12月份召开现场会，届时还请在坐的专家、领导到场指导。

四、技术难点

要实现对压榨车间进行生产自动控制和信息化管理，需要解决的技术难点有以下五点：

（一）系统的稳定性

由于压榨车间是全厂用电大户，各类高低压电机很多，强电、强磁、高密度粉尘，干扰十分严重，所以压榨控制系统所处环境十分恶劣。

（二）系统的实时多任务性系统必须实时在线完成以下任务：

1、甘蔗入榨重量、混合汁、渗透水流量计量及积算统计；

2、每小时班组榨量、混合汁、渗透水流量计量及积算统计；

3、每班组榨量、混合汁、渗透水流量计量及积算统计；

4、当日榨量、混合汁、渗透水流量计量及积算统计；

5、榨季总榨量、混合汁、渗透水流量计量及积算统计；

6、输蔗带上物料形状监视；

7、输蔗带空带检测及报警；

8、输蔗带停机检测及报警；

9、输蔗带速度检测及报警；

10、实时检测输蔗带上的撕解机负荷并报警；

11、1#和2#输蔗带运行速度控制；

12、自动换班；自动改变班序；

13、实时自动生成小时榨量历史趋势图；

14、实时自动生成班组榨量历史趋势图并存贮；

15、自动和随时手动打印班组生产报表；

16、在线查阅三个榨季内任意班组的生产情况；

（三）高位槽蔗丝料位检测

榨机高位槽蔗丝属于絮状轻质物料，其料位的准确检测一直是个难题，在国内其它企业尚无成功的先例，在国外糖业发达国家有这样的检测装臵，但价格极其昂贵，属于接触性检测。贵糖股份从澳大利亚进口了一套这样的设备，仅传感器就花费了270万人民币，我国绝大部分糖厂都没有能力承受。

（四）系统抗扰动性能

由于压榨生产的特点，原料蔗扰动的强度变化值和扰动的随意性较大，一般的控制方法难以满足均衡压榨的要求。

（五）系统易用性

车间原有普通员工是新的控制系统的最终使用者，在现有条件下不可能要求一般操作人员具有专业人员的技术水平，在设计系统时，必须从实际操作者的角度出发，充分考虑他们的接受能力，既要实现希望的功能，又要尽可能地简化操作步骤，隐蔽一切技术细节，给操作人员一个直观的操作。

五、技术解决方案我们的解决方案如下：

1、控制端多任务系统的构成利用外部时钟源中断给各任务精确地划分时间片。本系统中断分三级，中断优先权排队依次为时间中断、外部设备中断、键盘中断，严格地保证计量、控制、参数检测、故障及事件的检测和记录的实时性，同时还能进行事务性管理。

2、综合使用多种技术及手段实现稳定性和抗扰动性综合使用模糊控制技术、并发事件驱动技术、现场总线等通讯技术，并采用防雷、电磁屏蔽、无扰动切换、误差补偿等多种手段，针对影响蔗糖厂生产稳定和经济效益最大的压榨生产车间的生产过程进行自动控制。由于采用先进控制算法，系统具有很强的抗干扰能力，控制精度高、响应快，运行稳定可靠。

3、在国内率先研制成功了非接触式高位槽蔗丝料位检测系统，通过自行建立的料位数学模型，能够连续平滑地检测出料位的真实高度，并对榨机进行自动控制，为国内首创；

4、榨机全自动控制系统

系统根据压榨机的负荷和转速等设备状况、甘蔗的质量和入辘情况、甘蔗丝进榨瞬间重量等因素，可充分发挥压榨机列的效能，在动力消耗最小、渗透水加入量最小的情况下，使压榨处理量符合生产要求，并且提高糖份抽出率。

5、自行研制了专用汉字系统，采用触摸屏技术，将需控制的参数、变量直观地显示在显示器上，隐蔽一切技术细节，操作人员只需根据显示数据的差异进行参数调整，系统即可自动对生产过程进行相应的控制，无需很高的专业技术水平，简便易用。

六、达到的技术指标：

1、系统受阶跃干扰后恢复到给定值时间0.2分钟；

2、系统超调量3%（给定值）；

3、系统余差±1%（给定值）；

4、输蔗带核子秤计量误差≤±1%；扣除停机其它人为和设备因素，控制精度为每小时榨量误差≤±2%；

5、小时榨量误差≤±1%，压榨抽出率提高到96%以上，提榨量提高10%以上，节能7%左右。

七、糖厂压榨车间自动控制及信息管理系统组成1、压榨均衡进榨自动控制系统

2、榨机转速自动控制系统