CN102720095A - 重质碳酸钙泡浆线控制***及方法 - Google Patents

Abstract

一种重质碳酸钙泡浆线控制方法，包括：计算泡浆各物料的投配量，该物料包括水、分散剂和碳酸钙干粉，并设置干粉的添加次数及每次的添加量；将水注入泡浆桶槽中，同时添加分散剂；当水的添加量达到水的投配量时关闭水阀，及当分散剂的添加量达到投配量时关闭分散剂泵；按照设置的添加量将干粉添加到泡浆桶槽中，同时搅拌；停止添加干粉后控制搅拌机根据预设时间继续搅拌；及根据设置的添加次数重复添加干粉并搅拌，直到干粉的添加量达到投配量，由此得到泡浆。本发明还提供一种重质碳酸钙泡浆线控制***。本发明的操作简单、故障处理速度快。

Description

重质碳酸钙泡浆线控制***及方法

技术领域

本发明涉及一种造纸工艺，尤其涉及一种该造纸工艺中的重质碳酸钙泡浆线控制***及方法。

背景技术

重质碳酸钙（GCC）是造纸工艺中不可缺少的填料之一，而泡浆（MAKEDOWN）***是GCC工艺中的核心技术，其功能是将粉状碳酸钙、分散剂和白水以不同比例均匀混合，来实现批次生产GCC。

目前行业内对泡浆***多采用“A-B PLC”（AB为公司名称）以及“AutomationX”***控制。其中“A-B PLC”控制为连续泡浆流程，其缺陷在于：由于***经常出现莫名其妙的停机现象，导致生产时***不够稳定，且维护起来相当困难。“AutomationX”***控制虽实现了批次生产，但AutomationX***需利用两台服务器（SERVER），在数据相互传输时，经常出现同步超时报警，AutomationX***常因该报警而停机，由此浪费原料，而且AutomationX***无异常处理功能，且操作复杂。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种重质碳酸钙泡浆线控制***，其采用简洁、常用的***结构，可批次生产重质碳酸钙，且操作简单、故障处理速度快。

所述重质碳酸钙泡浆线控制***运行于一个过程控制装置中，该***包括：操作模块，用于根据所述重质碳酸钙泡浆的配方计算出泡浆所需要的各物料的投配量，该物料包括水、分散剂和碳酸钙干粉，并设置碳酸钙干粉的添加次数及每次的添加量；执行模块，用于根据上述水的投配量开启水阀将水塔中的水注入泡浆桶槽中，同时启动分散剂泵向该泡浆桶槽中添加分散剂，根据称重器反馈的数值计算水的添加量，当该水的添加量达到所述水的投配量时关闭水阀以停止添加水，及根据分散剂流量计的积分计算分散剂的添加量，当该分散剂的添加量达到所述投配量时关闭分散剂泵以停止添加分散剂；所述执行模块，还用于启动干粉进料绞笼，按照上述设置的添加量将干粉仓中的碳酸钙干粉添加到所述泡浆桶槽中，同时开启搅拌机在泡浆桶槽中进行搅拌，在停止添加碳酸钙干粉后控制所述搅拌机根据预设时间继续对该泡浆桶槽进行搅拌，然后根据设置的添加次数重复添加碳酸钙干粉并控制搅拌机进行搅拌，直到所述碳酸钙干粉的添加量达到上述计算出的投配量，并由此得到重质碳酸钙泡浆。

还有必要提供一种重质碳酸钙泡浆线控制方法，其采用简洁、常用的***结构，可批次生产重质碳酸钙，且操作简单、故障处理速度快。

所述重质碳酸钙泡浆线控制方法，应用于一个过程控制装置中。该方法包括：根据所述重质碳酸钙泡浆的配方计算出泡浆所需要的各物料的投配量，该物料包括水、分散剂和碳酸钙干粉，并设置碳酸钙干粉的添加次数及每次的添加量；根据上述水的投配量开启水阀将水塔中的水注入泡浆桶槽中，同时启动分散剂泵向该泡浆桶槽中添加分散剂；根据称重器反馈的数值计算水的添加量，当该水的添加量达到所述水的投配量时关闭水阀以停止添加水，及根据分散剂流量计的积分计算分散剂的添加量，当该分散剂的添加量达到所述投配量时关闭分散剂泵以停止添加分散剂；启动干粉进料绞笼，按照上述设置的添加量将干粉仓中的碳酸钙干粉添加到所述泡浆桶槽中，同时开启搅拌机在泡浆桶槽中进行搅拌；在停止添加碳酸钙干粉后控制所述搅拌机根据预设时间继续对该泡浆桶槽进行搅拌；及根据设置的添加次数重复添加碳酸钙干粉并控制搅拌机进行搅拌，直到所述碳酸钙干粉的添加量达到上述计算出的投配量，并由此得到重质碳酸钙泡浆。

相较于现有技术，本发明的***结构简单且常用，性价比高，可批次生产重质碳酸钙。由于***完全开放，维护人员熟练程度高，故障处理的速度也快。该***还具有故障断点保存功能，在设备异常修复后，可从断点重新开始运行，减少浪费。而在每个批次生产的过程中，又通过连续添加原料的方式，避免了各种原料一次添加而造成的搅拌不均，确保了产品的品质。

附图说明

图1是本发明重质碳酸钙泡浆线控制***的控制简图。

图2是本发明过程控制装置的结构示意图。

图3是本发明重质碳酸钙泡浆线控制***较佳实施例的功能模块图。

图4是本发明重质碳酸钙泡浆线控制方法较佳实施例的作业流程图。

图5是本发明设备异常时的处理方法的具体作业流程图。

主要元件符号说明

过程控制装置	1
		干粉仓	2
干粉进料绞龙	3
		称重器	4
分散剂泵	5
		分散剂流量计	6
搅拌机	7
		水阀	8
水塔	9
		电机	30、50、70
卸料阀	10
		存储罐	11
操作站	12
		控制器	14
运程输入/输出总站	16
		变频器	18
数字量输入单元	160
		数字量输出单元	162
模拟量单元	164
		操作模块	100
控制模块	102
		执行模块	104
检测模块	106

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

如图1所示，是本发明重质碳酸钙泡浆线控制***的控制简图。在该控制简图中，示意了泡浆制备过程中泡浆生产线上各主要设备与过程控制装置1间的连接关系。也就是说，本实施例中，泡浆线上的各设备均由该过程控制装置1控制，以实现自动制备泡浆及批次生产重质碳酸钙泡浆。

其中，所述设备包括进料设备、检测设备、搅拌设备及存储设备。具体而言，所述进料设备包括：干粉仓2、干粉进料绞龙3、分散剂泵5、水阀8及水塔9，所述检测设备包括：称重器4和分散剂流量计6，所述搅拌设备指搅拌机7，所述存储设备指卸料阀10和存储罐11。

本实施例中，所述干粉进料绞龙3、分散剂泵5和搅拌机7分别由一台电机驱动，如图1中与干粉进料绞龙3相连的电机30、与分散剂泵5相连的电机50、与搅拌机7相连的电机70。

如图2所示，是本发明过程控制装置1的结构示意图。该过程控制装置1包括一个操作站12、一个控制器14、一组远程输入/输出总站16和一组变频器18。

所述过程控制装置1采用最简洁、最常用的***结构，即操作站12与控制器14之间使用以太网通讯，而控制器14与远程输入/输出总站16和变频器18之间使用过程现场总线（PROFIBUS）通讯。

所述远程输入/输出总站16包括数字量输入单元160、数字量输出单元162和模拟量单元164。其中，数字量输入单元160用于接收上述各设备反馈的故障信号及所述检测设备反馈的数值。数字量输出单元162用于将控制器14发出的控制与执行命令传送给设备，以控制各设备运行。所述检测设备通过模拟量单元164可实时检测到泡浆桶槽（图中未示出）的重量、分散剂的流量及存储罐的液位。

所述变频器18用于通过改变各设备驱动电机的电源的频率来达到改变转速的目的，根据与上述各设备连接的电机的实际需要来提供其所需要频率的电源电压，进而达到节能、调速的目的。

为了实现泡浆制备的批次控制，本发明利用图形控制语言（CFC）、顺序控制语言（SFC）及人机界面软件（WINCC）来分别编写操作站12及控制器14中的程序。本发明对该操作站12和控制器14中的程序描述都以模块描述，因为模块更适合于描述程序在计算设备中的执行过程，且每个模块是完成一特定功能的计算机程序段。

如图3所示，是本发明重质碳酸钙泡浆线控制***较佳实施例的功能模块图。

在该图中，所述重质碳酸钙泡浆线控制***包括操作站12中的操作模块100、控制器14中的控制模块102、执行模块104和检测模块106。

该操作模块100用于根据所述重质碳酸钙泡浆的配方计算出泡浆所需要的各物料的投配量，该物料包括水、分散剂和碳酸钙干粉，并设置碳酸钙干粉的添加次数及每次的添加量。

所述控制模块102用于根据所述重质碳酸钙泡浆的配方生成泡浆制备的控制方案。

所述执行模块104用于开启水阀8将水塔9中的水注入泡浆桶槽中，同时启动分散剂泵5向该泡浆桶槽中添加分散剂。本实施例中，此处向泡浆桶槽中注入水的重量可以提前预定，且小于或等于所述水的投配量。

所述检测模块106用于控制所述称重器4对该泡浆桶槽中水的添加量进行检测，并控制分散剂流量计6对该泡浆桶槽中分散剂的添加量进行检测。所述控制模块102根据该检测模块106回馈的信号、数据完成泡浆制备顺序的控制。也就是说，控制模块102根据检测模块106回馈的信号、数据设定泡浆制备顺序，并由执行模块104按照该泡浆制备顺序来控制泡浆线完成泡浆的制备。具体而言：

当该水的添加量达到上述预定的水的重量时，执行模块104关闭水阀8以停止添加水。当该分散剂的添加量达到所计算的投配量时，该执行模块104关闭分散剂泵5以停止添加分散剂。

所述执行模块104还用于启动干粉进料绞笼3，按照上述设置的添加量将干粉仓2中的碳酸钙干粉添加到所述泡浆桶槽中，同时开启搅拌机7在泡浆桶槽中进行搅拌。

当该次添加的碳酸钙干粉达到所设置的添加量时，执行模块104关闭干粉进料绞笼3，以停止添加碳酸钙干粉，并控制所述搅拌机7根据预设时间继续对该泡浆桶槽进行搅拌。本实施例中，该预设时间可以为50秒，或操作员设置的其他搅拌时间。所述碳酸钙干粉的添加量也是由称重器4测量泡浆桶槽后计算得出的，即将泡浆桶槽的重量减去所添加的水与分散剂的重量，从而得到碳酸钙干粉的重量。

本实施例中，所述执行模块104还用于根据设置的添加次数重复添加碳酸钙干粉并控制搅拌机7进行搅拌，直到所述碳酸钙干粉的添加量达到上述计算出的投配量，并由此得到重质碳酸钙泡浆。

为了满足工艺要求，需要进一步稀释所生成的重质碳酸钙泡浆，因此，所述执行模块104需要根据上述水的投配量开启水阀8将水塔9中的水再次注入到泡浆桶槽中。需要说明的是，此处注入水的重量与添加碳酸钙干粉前向泡浆桶槽中注入水的重量之和等于所述计算水的投配量。

所述执行模块104还用于通过开启卸料阀10将配好的重质碳酸钙泡浆卸入存储罐11中。所述检测模块106控制液位计（图中未示出）对该存储罐11的液位进行检测以判断是否需要再次制备泡浆。具体而言，检测模块106通过液位计检测该存储罐11的液位是否大于或等于一个预设液位，如：是否大于或等于该存储罐的80%。当该存储罐11的液位大于或等于该预设液位时，停止再次制备泡浆。而当该存储罐11的液位小于该预设液位时，再次制备泡浆。

在上述制备泡浆过程中，所述控制模块102还用于监控泡浆制备过程中所用到的各设备是否异常，及当有设备异常时，对该异常进行处理完成后返回继续执行设备异常前的泡浆制备流程。具体方法将在图5中进行详细描述。

在本实施例中，该控制模块102是通过设备运行时反馈的故障信号或人为干预来判断出现异常的设备。

如图4所示，是本发明重质碳酸钙泡浆线控制方法较佳实施例的作业流程图。

步骤S100，操作模块100判断是否要更新所述重质碳酸钙泡浆的配方。当需要更新所记录的配方时，流程进入步骤S102。相反，若不需要更新所记录的配方，则直接进入步骤S104。

步骤S102，操作模块100根据所述重质碳酸钙泡浆的配方计算出泡浆所需要的各物料的投配量，该物料包括水、分散剂和碳酸钙干粉，并设置碳酸钙干粉的添加次数及每次的添加量。

步骤S104，执行模块104开启水阀8将水塔9中的水注入泡浆桶槽中，同时启动分散剂泵5向该泡浆桶槽中添加分散剂，所述检测模块106控制所述称重器4对该泡浆桶槽中水的添加量进行检测，并控制分散剂流量计6对该泡浆桶槽中分散剂的添加量进行检测。本实施例中，此步骤中向泡浆桶槽中注入水的重量可以提前预定，且小于或等于所述水的投配量。

当该水的添加量达到所提前预定的重量时，执行模块104关闭水阀8以停止添加水，及当该分散剂的添加量达到所计算的投配量时，该执行模块104关闭分散剂泵5以停止添加分散剂。

步骤S106，所述执行模块104启动干粉进料绞笼3，按照上述设置的添加量将干粉仓2中的碳酸钙干粉添加到所述泡浆桶槽中，同时开启搅拌机7在泡浆桶槽中进行搅拌，当添加的碳酸钙干粉达到该次所设置的添加量时，执行模块104关闭干粉进料绞笼3，以停止添加碳酸钙干粉。

步骤S108，所述执行模块104控制所述搅拌机7根据预设时间继续对该泡浆桶槽进行搅拌，例如，对该泡浆桶槽搅拌50秒。

步骤S110，所述执行模块104根据设置的添加次数及碳酸钙干粉的投配量判断是否需要再次向泡浆桶槽添加碳酸钙干粉。当判断结果为需要再次添加时，流程返回步骤S106。而当判断结果为不需要再次添加时，流程进入步骤S112。

步骤S112，所述执行模块104根据上述水的投配量开启水阀8将水塔9中的水再次注入到泡浆桶槽中，以稀释所生成的重质碳酸钙泡浆。需要说明的是，此步骤所注入水的重量与步骤S104中所注入水的重量之和等于步骤S100中所计算的水的投配量。也就是说，此步骤S112中所注入水的重量由操作人员在更新配方时确定，步骤S112和步骤S104中注入水的总重量等于所计算的水的投配量，若步骤S104中注入水的重量等于水的投配量，则步骤S112就不用向重质碳酸钙泡浆中添加水。

步骤S114，所述执行模块104通过开启卸料阀10将配好的重质碳酸钙泡浆卸入存储罐11中。

步骤S116，所述检测模块106控制液位计对该存储罐11的液位进行检测，并判断该存储罐11的液位是否大于或等于一个预设液位，如大于或等于该存储罐11的80%。

当该存储罐11的液位大于或等于该预设液位时，流程结束。

当该存储罐11的液位小于该预设液位时，流程返回步骤S104再次制备泡浆。

本实施例中，在判断是否需要再次制备泡浆时，所述预设液位也可以不等于80%，操作者可以按照自己的需求设置其他预设液位，如85%、90%等。

如图5所示，是本发明设备异常时的处理方法的具体作业流程图。

步骤S200，控制模块102监控泡浆制备过程中所用到的各设备是否异常。该设备包括干粉进料绞笼3的电机30、称重器、分散剂泵5的电机50、分散剂流量计、搅拌机7的电机70、水阀、卸料阀及存储罐。

本实施例中，所述控制模块102通过设备运行时反馈的故障信号或人为干预来判断出现异常的设备。

当上述设备中无设备异常时，结束流程。

当上述设备中有设备异常时，于步骤S202，控制模块102记录水阀8、干粉进料绞龙3及其电机30、分散剂泵5及其电机50的当前状态。

步骤S204，关闭水阀8、电机30和50；

步骤S206，打开搅拌机7的电机70，带动搅拌机7对泡浆桶槽进行搅拌。

步骤S208，控制模块102监测设备的异常是否排除。当设备的异常排除了后，流程进入步骤S210。否则，当设备的异常还未排除，流程返回步骤S208继续进行监测。

步骤S210，恢复水阀8、干粉进料绞龙3及其电机30、分散剂泵5及其电机50的工作状态。

步骤S212，控制模块102将流程跳至主程序中断点，即将流程转至设备异常前的泡浆制备流程继续制备泡浆。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。例如，将此方法应用于在清晰的边界线上寻找边界点。

Claims (14)

1.一种重质碳酸钙泡浆线控制***，运行于一个过程控制装置中，其特征在于，该***包括：

操作模块，用于根据所述重质碳酸钙泡浆的配方计算出泡浆所需要的各物料的投配量，该物料包括水、分散剂和碳酸钙干粉，并设置碳酸钙干粉的添加次数及每次的添加量；

执行模块，用于根据上述水的投配量开启水阀将水塔中的水注入泡浆桶槽中，同时启动分散剂泵向该泡浆桶槽中添加分散剂，根据称重器反馈的数值计算水的添加量，当该水的添加量达到所述水的投配量时关闭水阀以停止添加水，及根据分散剂流量计的积分计算分散剂的添加量，当该分散剂的添加量达到所述投配量时关闭分散剂泵以停止添加分散剂；

所述执行模块，还用于启动干粉进料绞笼，按照上述设置的添加量将干粉仓中的碳酸钙干粉添加到所述泡浆桶槽中，同时开启搅拌机在泡浆桶槽中进行搅拌，在停止添加碳酸钙干粉后控制所述搅拌机根据预设时间继续对该泡浆桶槽进行搅拌，然后根据设置的添加次数重复添加碳酸钙干粉并控制搅拌机进行搅拌，直到所述碳酸钙干粉的添加量达到上述计算出的投配量，并由此得到重质碳酸钙泡浆。

2.如权利要求1所述的重质碳酸钙泡浆线控制***，其特征在于，所述执行模块还用于在上述得到重质碳酸钙泡浆后，控制所述水阀将水塔中的水再次注入泡浆桶槽中，该再次注入泡浆桶槽中水的重量与所述添加碳酸钙干粉前注入水的重量之和等于上述计算的水的投配量。

3.如权利要求2所述的重质碳酸钙泡浆线控制***，其特征在于，所述执行模块还用于通过开启卸料阀将配好的重质碳酸钙泡浆卸入存储罐中。

4.如权利要求3所述的重质碳酸钙泡浆线控制***，其特征在于，该***还包括：

检测模块，用于控制所述称重器对所述泡浆桶槽中水的添加量进行检测，控制分散剂流量计对所述泡浆桶槽中分散剂的添加量进行检测，及控制液位计对所述存储罐的液位进行检测以判断是否需要再次制备泡浆。

5.如权利要求4所述的重质碳酸钙泡浆线控制***，其特征在于，该***还包括：

控制模块，用于根据所述重质碳酸钙泡浆的配方生成泡浆制备的控制方案，并根据所述检测模块回馈的信号、数据完成泡浆制备顺序的控制；及

所述控制模块，还用于监控泡浆制备过程中所用到的各设备是否异常，及当所用到的设备中有设备异常时，对该异常进行处理完成后返回继续执行设备异常前的泡浆制备流程，其中，该设备包括干粉仓、干粉进料绞笼的电机、称重器、分散剂泵的电机、分散剂流量计、搅拌机的电机、水阀、卸料阀及存储罐。

6.如权利要求5所述的重质碳酸钙泡浆线控制***，其特征在于，所述控制模块通过设备运行时反馈的故障信号或人为干预来判断出现异常的设备。

7.如权利要求5所述的重质碳酸钙泡浆线控制***，其特征在于，当所述设备中有设备异常时，所述控制模块通过以下步骤对泡浆制备流程中的断点进行保存，以待设备异常修复后从中断点开始继续制备泡浆：

记录水阀、干粉进料绞龙及其电机、分散剂泵及其电机的当前状态；

关闭分散剂泵的电机、水阀和干粉进料绞笼的电机；

打开搅拌机的电机，带动搅拌机进行搅拌；

当异常处理完成后，恢复水阀、分散剂泵及其电机、干粉进料绞笼及其电机的工作状态，并继续执行设备异常前的泡浆流程。

8.如权利要求1所述的重质碳酸钙泡浆线控制***，其特征在于，所述预设时间为50秒。

9.一种重质碳酸钙泡浆线控制方法，应用于一个过程控制装置中，其特征在于，该方法包括：

根据所述重质碳酸钙泡浆的配方计算出泡浆所需要的各物料的投配量，该物料包括水、分散剂和碳酸钙干粉，并设置碳酸钙干粉的添加次数及每次的添加量；

根据上述水的投配量开启水阀将水塔中的水注入泡浆桶槽中，同时启动分散剂泵向该泡浆桶槽中添加分散剂；

根据称重器反馈的数值计算水的添加量，当该水的添加量达到所述水的投配量时关闭水阀以停止添加水，及根据分散剂流量计的积分计算分散剂的添加量，当该分散剂的添加量达到所述投配量时关闭分散剂泵以停止添加分散剂；

启动干粉进料绞笼，按照上述设置的添加量将干粉仓中的碳酸钙干粉添加到所述泡浆桶槽中，同时开启搅拌机在泡浆桶槽中进行搅拌；

在停止添加碳酸钙干粉后控制所述搅拌机根据预设时间继续对该泡浆桶槽进行搅拌；及

根据设置的添加次数重复添加碳酸钙干粉并控制搅拌机进行搅拌，直到所述碳酸钙干粉的添加量达到上述计算出的投配量，并由此得到重质碳酸钙泡浆。

10.如权利要求9所述的重质碳酸钙泡浆线控制方法，其特征在于，该方法在得到重质碳酸钙泡浆后还包括：

控制所述水阀将水塔中的水再次注入泡浆桶槽中，该再次注入泡浆桶槽中水的重量与所述添加碳酸钙干粉前注入水的重量之和等于上述计算的水的投配量；及

通过开启卸料阀将配好的重质碳酸钙泡浆卸入存储罐中。

11.如权利要求10所述的重质碳酸钙泡浆线控制方法，其特征在于，该方法还包括：

根据存储罐的液位判断是否继续进行制备泡浆；

若该存储罐的液位大于或等于一个预设液位，则停止再次制备泡浆，结束流程；或

若该存储罐的液位小于该预设液位，则返回根据上述水的投配量开启水阀将水塔中的水注入泡浆桶槽中的步骤再次制备泡浆。

12.如权利要求9所述的重质碳酸钙泡浆线控制方法，其特征在于，所述预设时间为50秒。

13.如权利要求9所述的重质碳酸钙泡浆线控制方法，其特征在于，该方法还包括：

监控泡浆制备过程中所用到的各设备是否异常，其中，该设备包括干粉仓、干粉进料绞笼的电机、称重器、分散剂泵的电机、分散剂流量计、搅拌机的电机、水阀、卸料阀及存储罐；

当上述设备中有设备异常时，记录水阀、干粉进料绞龙及其电机、分散剂泵及其电机的当前状态；

关闭分散剂泵的电机、水阀和干粉进料绞笼的电机；

打开搅拌机的电机，带动搅拌机进行搅拌；

当异常处理完成后，恢复水阀、分散剂泵及其电机、干粉进料绞笼及其电机的工作状态，并继续执行设备异常前的泡浆流程。

14.如权利要求13所述的重质碳酸钙泡浆线控制***，其特征在于，所述监控泡浆制备过程中所用到的各设备是否异常是指：

通过设备运行时反馈的故障信号或人为干预来判断出现异常的设备。

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