專利名稱：短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種DCS自動化控制系統，更具體地說，本發明涉及一種短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統。屬于人造纖維領域。
背景技術：
粘膠制備是整個粘膠纖維生產過程中最重要、最關鍵的工序之一，它是將固體的漿粕經過浸漬生成堿纖維素，然后經過壓榨、粉碎和老成工序輸送到黃化機中與CS2反應生成纖維素黃酸脂，再將纖維素黃酸酯溶解于堿液中得到液態的粘膠，粘膠通過過濾、脫泡工序消除其中的雜質和氣泡，并通過熟成工藝，調整粘膠的粘度和熟成度，最終生產出符合后序工藝性能要求的原液粘膠。自動控制(automatic control)是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設備或裝置，使機器、設備或生產過程的某個工作狀態或參數自動地按照預定的規律運行。自動控制是相對人工控制概念而言的，指的是在沒人參與的情況下，利用控制裝置使被控對象或過程自動地按預定規律運行。自動控制技術的研究有利于將人類從復雜、危險、繁瑣的勞動環境中解放出來并大大提高控制效率。自動控制是工程科學的一個分支。它涉及利用反饋原理的對動態系統的自動影響，以使得輸出值接近我們想要的值。從方法的角度看，它以數學的系統理論為基礎。我們今天稱作自動控制的是二十世紀中葉產生的控制論的一個分支。黃化控制系統的主要作用是將定量的堿纖維與定量的(: 反應，生成易溶解的纖維素黃酸脂，以制備出質量合格的粘膠。在系統中需要控制的量有堿纖維素的質量、CS2的加入量和溶解堿液的加入量。針對CS2的易爆性和反應要求，現有的控制系統很難對其進行精確的監控，保證過程的安全可靠。現有技術中雖然有對短纖維粘膠原液生產的整個工藝流程的自動控制系統，但是針對性不強，依然要進行復雜的調試和人為操作，特別是對黃化過程中的控制，現有技術不能保證其精度要求，無法精確控制各進料量和工藝參數。
發明內容
本發明旨在解決現有技術中短纖維粘膠原液生產的整個工藝流程的自動控制的問題，提供一種短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，保證黃化工藝參數的精度，減小故障和事故發生，最大程度地減少人為操作，方便對整個工藝的實時監控。為了實現上述發明目的，本發明的具體技術方案為
短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，包括黃化機，其特征在于還包括用于接收并分析信號的上位機操作站，所述的上位機操作站采用冗余過程控制軟件搭建冗余過程控制系統建立起短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統輔以多操作站的網絡結構、消息報警記錄和過程歷史曲線，保證整個控制過程實時、有效、可追溯；本發明所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統采用順序控制方式，包括以下順序的控制單元
A、堿纖維進料控制單元在堿纖維進料皮帶上設置有稱量傳感器和PID控制器，用于控制皮帶的啟停；
按照工藝設定的重量向黃化機輸送堿纖維，當堿纖維加入量達到設定值后，系統自動停止堿纖維加入，調整各控制閥的狀態，便于下一工序的操作。B、真空度控制單元包括用于對黃化機進行抽真空的抽真空機；所述的黃化機上設置有真空度傳感器以及PID控制器，用于控制抽真空機的開關閥門；
由于CS2易爆，因此需要的真空度很高，盡量排除黃化機中的氧氣； 所述的真空度控制單元還包括在黃化機上設置壓力傳感器以及PID控制器，真空度達到800-900mbar時，控制氮氣加入閥來控制氮氣加入量，使真空度為650_800mbar ；
C、CS2進料控制單元包括進料管；所述的進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制加入量；
在此過程中，按照加入的堿纖維中甲纖維重量的觀-35%加入CS2。D、黃化反應控制單元包括黃化機夾套和攪拌器；在黃化機夾套上設置有溫度傳感器和PID控制器，用于控制夾套水的加入量，控制黃化機的機體溫度；在攪拌器上設置有變頻器和變頻器運行頻率PID控制器，用于控制攪拌轉速為700-850轉/分鐘，保證能與堿纖維充分接觸，加快反應速度和提高均勻度；
E、溶解堿進料控制單元包括溶解堿進料管；所述的溶解堿進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制溶解堿的加入量以及控制溶解堿分兩次加入；
在黃化終點，需要及時加入溶解堿液溶解已生成的纖維素黃酸脂，為了達到較好的溶解效果，需要分批加入溶解堿；在一道溶解堿加入后，溶解5-20分鐘，再加入二道溶解堿；
F、粘膠出料控制單元包括粘膠出料管，所述的粘膠出料管設置有流量PID控制器和流量控制閥；
G、黃化機沖洗控制單元包括沖洗堿進料管；所述的沖洗堿進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制沖洗堿加入量；
出料完畢后，黃化機加入沖洗堿，清潔黃化機，為下一批黃化做準備，清洗黃化機的沖洗堿也進入溶解桶。加入黃化機的溶解堿和沖洗堿液總量是和加入的堿纖維重量成比例的，以保證形成的粘膠組成，所述的比例為1噸堿纖維素加堿為2-2. 5m3。本發明所述的上位機操作站采用西門子S7-400H CPU為控制核心。本發明所述的冗余過程控制軟件為PCS7軟件。本發明到來的有益技術效果
1、本發明的自動控制系統采用西門子S7-400HCPU為控制核心，使用PCS7軟件搭建冗余過程控制系統建立起浸漬堿調配自動控制系統，所述的系統輔以多操作站的網絡結構、 消息報警記錄和過程歷史曲線，保證整個控制過程實時、有效、可追溯；
2、搭建冗余過程控制系統，節約了通訊時間，保證了數據交換完整同時也減少了通訊量，保證在出現故障的時候也不會影響整個控制系統的運行；
3、本發明的黃化控制系統采用順序控制方式，將黃化自動控制系統分成按順序進行的若干控制單元，減輕了人的勞動，節約時間，提高了效率，降低了生產成本；
4、對堿纖維的進料量進行控制，當堿纖加入量達到設定值后，系統自動停止堿纖維加入，調整各控制閥的狀態，便于下一工序的操作，不會因為堿纖維的進料，影響后續工序的進行，也便于掌控堿纖維的加入量，保證最終產品的質量，得到合格的粘膠；
5、在抽真空后，加入了氮氣調節裝置，可以加入氮氣來調節黃化機內的真空度，避免了以前真空度不精確的情況發生，保證真空度能達到一定高度，這樣使用易爆的時更加安全，避免安全事故的發生；
6、要得到質量合格的粘膠產品，必須保證堿纖維與的重量比以及溶解堿和沖洗堿的總量與堿纖維的重量比，本發明在這些介質進料的時候就設置了流量控制器，確保比例符合工藝要求，得到質量合格的粘膠產品；
7、本發明在溶解堿進料管上設置有流量控制器，可以將溶解堿分成兩批輸送到黃化機中，能夠更好、更充分地溶解已生成的纖維素黃酸脂，得到粘膠；
8、本發明通過調整黃化攪拌轉速，避免粘膠的抱團，保證CS2能與堿纖維充分接觸，加快反應速度和提高均勻度。
具體實施例方式實施例1
短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，包括黃化機，其特征在于還包括用于接收并分析信號的上位機操作站，所述的上位機操作站采用冗余過程控制軟件搭建冗余過程控制系統建立起短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統；所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統采用順序控制方式，包括以下順序的控制單元
A、堿纖維進料控制單元在堿纖維進料皮帶上設置有稱量傳感器和PID控制器，用于控制皮帶的啟停；
B、真空度控制單元包括用于對黃化機進行抽真空的抽真空機；所述的黃化機上設置有真空度傳感器以及PID控制器，用于控制抽真空機的開關閥門；
C、CS2進料控制單元包括進料管；所述的進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制加入量；
D、黃化反應控制單元包括黃化機夾套和攪拌器；在黃化機夾套上設置有溫度傳感器和PID控制器，用于控制夾套水的加入量，控制黃化機的機體溫度；在攪拌器上設置有變頻器和變頻器運行頻率PID控制器，用于控制攪拌轉速為700轉/分鐘，保證能與堿纖維充分接觸，加快反應速度和提高均勻度；
E、溶解堿進料控制單元包括溶解堿進料管；所述的溶解堿進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制溶解堿的加入量以及控制溶解堿分兩次加入；
F、粘膠出料控制單元包括粘膠出料管，所述的粘膠出料管設置有流量PID控制器和流量控制閥；
G、黃化機沖洗控制單元包括沖洗堿進料管；所述的沖洗堿進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制沖洗堿加入量。所述的上位機操作站采用西門子S7-400H CPU為控制核心。所述的冗余過程控制軟件為PCS7軟件。
5
所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統輔以多操作站的網絡結構、消息報警記錄和過程歷史曲線。在B中所述的真空度控制單元還包括在黃化機上設置壓力傳感器以及PID控制器，真空度達到800mbar時，控制氮氣加入閥來控制氮氣加入量，使真空度為650mbar。在C中所述的加入量為堿纖維中甲纖維重量的289L在E中所述的溶解堿分兩次加入具體為在一道溶解堿加入后，溶解5分鐘，再加入二道溶解堿。所述的加入的溶解堿和沖洗堿液總量是和加入的堿纖維重量成比例的，其比例為 ι噸堿纖維素加堿為an3。最后得到的黃化粘膠產品的指標為甲纖維含量重量百分比8-9. 5%，含硫量重量百分比1. 5-3%，含堿量重量百分比5-6%。實施例2
短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，包括黃化機，其特征在于還包括用于接收并分析信號的上位機操作站，所述的上位機操作站采用冗余過程控制軟件搭建冗余過程控制系統建立起短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統；所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統采用順序控制方式，包括以下順序的控制單元
A、堿纖維進料控制單元在堿纖維進料皮帶上設置有稱量傳感器和PID控制器，用于控制皮帶的啟停；
B、真空度控制單元包括用于對黃化機進行抽真空的抽真空機；所述的黃化機上設置有真空度傳感器以及PID控制器，用于控制抽真空機的開關閥門；
C、CS2進料控制單元包括進料管；所述的進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制加入量；
D、黃化反應控制單元包括黃化機夾套和攪拌器；在黃化機夾套上設置有溫度傳感器和PID控制器，用于控制夾套水的加入量，控制黃化機的機體溫度；在攪拌器上設置有變頻器和變頻器運行頻率PID控制器，用于控制攪拌轉速為850轉/分鐘，保證能與堿纖維充分接觸，加快反應速度和提高均勻度；
E、溶解堿進料控制單元包括溶解堿進料管；所述的溶解堿進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制溶解堿的加入量以及控制溶解堿分兩次加入；
F、粘膠出料控制單元包括粘膠出料管，所述的粘膠出料管設置有流量PID控制器和流量控制閥；
G、黃化機沖洗控制單元包括沖洗堿進料管；所述的沖洗堿進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制沖洗堿加入量。所述的上位機操作站采用西門子S7-400H CPU為控制核心。所述的冗余過程控制軟件為PCS7軟件。所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統輔以多操作站的網絡結構、消息報警記錄和過程歷史曲線。在B中所述的真空度控制單元還包括在黃化機上設置壓力傳感器以及PID控制器，真空度達到900mbar時，控制氮氣加入閥來控制氮氣加入量，使真空度為800mbar。在C中所述的加入量為堿纖維中甲纖維重量的35%。5/6在E中所述的溶解堿分兩次加入具體為在一道溶解堿加入后，溶解20分鐘，再加入二道溶解堿。所述的加入的溶解堿和沖洗堿液總量是和加入的堿纖維重量成比例的，其比例為 1噸堿纖維素加堿為2. 5m3。最后得到的黃化粘膠產品的指標為甲纖維含量重量百分比8-9. 5%，含硫量重量百分比1. 5-3%，含堿量重量百分比5-6%。實施例3
短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，包括黃化機，其特征在于還包括用于接收并分析信號的上位機操作站，所述的上位機操作站采用冗余過程控制軟件搭建冗余過程控制系統建立起短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統；所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統采用順序控制方式，包括以下順序的控制單元
A、堿纖維進料控制單元在堿纖維進料皮帶上設置有稱量傳感器和PID控制器，用于控制皮帶的啟停；
B、真空度控制單元包括用于對黃化機進行抽真空的抽真空機；所述的黃化機上設置有真空度傳感器以及PID控制器，用于控制抽真空機的開關閥門；
C、CS2進料控制單元包括進料管；所述的進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制加入量；
D、黃化反應控制單元包括黃化機夾套和攪拌器；在黃化機夾套上設置有溫度傳感器和PID控制器，用于控制夾套水的加入量，控制黃化機的機體溫度；在攪拌器上設置有變頻器和變頻器運行頻率PID控制器，用于控制攪拌轉速為775轉/分鐘，保證能與堿纖維充分接觸，加快反應速度和提高均勻度；
E、溶解堿進料控制單元包括溶解堿進料管；所述的溶解堿進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制溶解堿的加入量以及控制溶解堿分兩次加入；
F、粘膠出料控制單元包括粘膠出料管，所述的粘膠出料管設置有流量PID控制器和流量控制閥；
G、黃化機沖洗控制單元包括沖洗堿進料管；所述的沖洗堿進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制沖洗堿加入量。所述的上位機操作站采用西門子S7-400H CPU為控制核心。所述的冗余過程控制軟件為PCS7軟件。所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統輔以多操作站的網絡結構、消息報警記錄和過程歷史曲線。在B中所述的真空度控制單元還包括在黃化機上設置壓力傳感器以及PID控制器，真空度達到850mbar時，控制氮氣加入閥來控制氮氣加入量，使真空度為725mbar。在C中所述的加入量為堿纖維中甲纖維重量的31. 5%。在E中所述的溶解堿分兩次加入具體為在一道溶解堿加入后，溶解12. 5分鐘，再加入二道溶解堿。所述的加入的溶解堿和沖洗堿液總量是和加入的堿纖維重量成比例的，其比例為 1噸堿纖維素加堿為2. 25m3。最后得到的黃化粘膠產品的指標為甲纖維含量重量百分比8-9. 5%，含硫量重量百分比1. 5-3%，含堿量重量百分比5_6%。實施例4
短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，包括黃化機，其特征在于還包括用于接收并分析信號的上位機操作站，所述的上位機操作站采用冗余過程控制軟件搭建冗余過程控制系統建立起短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統；所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統采用順序控制方式，包括以下順序的控制單元
A、堿纖維進料控制單元在堿纖維進料皮帶上設置有稱量傳感器和PID控制器，用于控制皮帶的啟停；
B、真空度控制單元包括用于對黃化機進行抽真空的抽真空機；所述的黃化機上設置有真空度傳感器以及PID控制器，用于控制抽真空機的開關閥門；
C、CS2進料控制單元包括進料管；所述的進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制加入量；
D、黃化反應控制單元包括黃化機夾套和攪拌器；在黃化機夾套上設置有溫度傳感器和PID控制器，用于控制夾套水的加入量，控制黃化機的機體溫度；在攪拌器上設置有變頻器和變頻器運行頻率PID控制器，用于控制攪拌轉速為715轉/分鐘，保證能與堿纖維充分接觸，加快反應速度和提高均勻度；
E、溶解堿進料控制單元包括溶解堿進料管；所述的溶解堿進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制溶解堿的加入量以及控制溶解堿分兩次加入；
F、粘膠出料控制單元包括粘膠出料管，所述的粘膠出料管設置有流量PID控制器和流量控制閥；
G、黃化機沖洗控制單元包括沖洗堿進料管；所述的沖洗堿進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制沖洗堿加入量。所述的上位機操作站采用西門子S7-400H CPU為控制核心。所述的冗余過程控制軟件為PCS7軟件。所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統輔以多操作站的網絡結構、消息報警記錄和過程歷史曲線。在B中所述的真空度控制單元還包括在黃化機上設置壓力傳感器以及PID控制器，真空度達到865mbar時，控制氮氣加入閥來控制氮氣加入量，使真空度為750mbar。在C中所述的加入量為堿纖維中甲纖維重量的33. 5%。在E中所述的溶解堿分兩次加入具體為在一道溶解堿加入后，溶解10分鐘，再加入二道溶解堿。所述的加入的溶解堿和沖洗堿液總量是和加入的堿纖維重量成比例的，其比例為 1噸堿纖維素加堿為2. 45m3。最后得到的黃化粘膠產品的指標為甲纖維含量重量百分比8-9. 5%，含硫量重量百分比1. 5-3%，含堿量重量百分比5-6%。
權利要求
1.短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，包括黃化機，其特征在于還包括用于接收并分析信號的上位機操作站，所述的上位機操作站采用冗余過程控制軟件搭建冗余過程控制系統建立起短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統；所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統采用順序控制方式，包括以下順序的控制單元A、堿纖維進料控制單元在堿纖維進料皮帶上設置有稱量傳感器和PID控制器，用于控制皮帶的啟停；B、真空度控制單元包括用于對黃化機進行抽真空的抽真空機；所述的黃化機上設置有真空度傳感器以及PID控制器，用于控制抽真空機的開關閥門；C、CS2進料控制單元包括進料管；所述的進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制加入量；D、黃化反應控制單元包括黃化機夾套和攪拌器；在黃化機夾套上設置有溫度傳感器和PID控制器，用于控制夾套水的加入量，控制黃化機的機體溫度；在攪拌器上設置有變頻器和變頻器運行頻率PID控制器，用于控制攪拌轉速；E、溶解堿進料控制單元包括溶解堿進料管；所述的溶解堿進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制溶解堿的加入量以及控制溶解堿分兩次加入；F、粘膠出料控制單元包括粘膠出料管，所述的粘膠出料管設置有流量PID控制器和流量控制閥；G、黃化機沖洗控制單元包括沖洗堿進料管；所述的沖洗堿進料管設置有流量PID控制器和流量控制閥用于控制沖洗堿加入量。
2.根據權利要求1所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，其特征在于 所述的上位機操作站采用西門子S7-400H CPU為控制核心。
3.根據權利要求1所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，其特征在于 所述的冗余過程控制軟件為PCS7軟件。
4.根據權利要求1所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，其特征在于 所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統輔以多操作站的網絡結構、消息報警記錄和過程歷史曲線。
5.根據權利要求1所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，其特征在于 在B中所述的真空度控制單元還包括在黃化機上設置壓力傳感器以及PID控制器，真空度達到800-900mbar時，控制氮氣加入閥來控制氮氣加入量，使真空度為650_800mbar。
6.根據權利要求1所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，其特征在于 在C中所述的加入量為堿纖維中甲纖維重量的觀-35%。
7.根據權利要求1所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，其特征在于 在D中所述的攪拌轉速為700-850轉/分鐘。
8.根據權利要求1所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，其特征在于 在E中所述的溶解堿分兩次加入具體為在一道溶解堿加入后，溶解5-20分鐘，再加入二道溶解堿。
9.根據權利要求1所述的短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，其特征在于 所述的加入的溶解堿和沖洗堿液總量是和加入的堿纖維重量成比例的，其比例為1噸堿纖維素加堿為2-2. 5m3。
全文摘要
本發明提供了一種短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，通過改進和優化現有的自動控制系統，采用冗余過程控制軟件搭建冗余過程控制系統建立起短纖維原液粘膠生產中的黃化自動控制系統，包括按順序的控制單元堿纖維進料控制單元、真空度控制單元、CS2進料控制單元、黃化反應控制單元、溶解堿進料控制單元、粘膠出料控制單元以及黃化機沖洗控制單元；該控制系統能夠精確控制各物料加入量，保證最后黃化后粘膠的質量，減輕人工勞動，節約成本，提高了生產效率。
文檔編號G05B19/418GK102393694SQ201110296278
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月27日 優先權日2011年9月27日
發明者何戟, 劉軍, 劉繼丹, 孫小波, 董金華, 路小兵, 陳小兵, 陳景毅 申請人:宜賓絲麗雅集團有限公司, 宜賓海絲特纖維有限責任公司