CN102393691B - 短纤维原液粘胶生产的自动控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种短纤维原液粘胶生产的自动控制系统。属于人造纤维领域。本发明旨在解决现有技术中的DCS控制系统不能从整体上全面对短纤维原液粘胶生产进行控制，且控制操作繁琐的问题，克服其缺陷，采用冗余过程控制软件搭建冗余过程控制系统建立起浸渍碱调配自动控制系统、浆粕浸渍自动控制系统、碱纤维压榨自动控制系统、碱纤维自动老成控制系统、碱纤维黄化自动控制系统以及粘胶熟成自动控制系统，对生产中各个环节进行自动控制，确保整个生产过程长周期连续运行，自动控制系统的故障不会影响工艺的进行，并且该控制系统设计合理，控制步骤简单，大大的减少了人工劳动。

Description

短纤维原液粘胶生产的自动控制系统

技术领域

本发明涉及一种DCS自动控制系统，更具体地说，本发明涉及一种短纤维原液粘胶生产的自动控制系统。属于人造纤维领域。

背景技术

自动控制（automatic control）是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置，使机器、设备或生产过程的某个工作状态或参数自动地按照预定的规律运行。自动控制是相对人工控制概念而言的，指的是在没人参与的情况下，利用控制装置使被控对象或过程自动地按预定规律运行。

自动控制技术的研究有利于将人类从复杂、危险、繁琐的劳动环境中解放出来并大大提高控制效率。自动控制是工程科学的一个分支。它涉及利用反馈原理的对动态系统的自动影响，以使得输出值接近我们想要的值。从方法的角度看，它以数学的系统理论为基础。我们今天称作自动控制的是二十世纪中叶产生的控制论的一个分支。

粘胶制备是整个粘胶纤维生产过程中最重要、最关键的工序之一，它是将固体的浆粕经过浸渍生成碱纤维素，然后经过压榨、粉碎和老成工序输送到黄化机中与CS2反应生成纤维素黄酸脂，再将纤维素黄酸酯溶解于碱液中得到液态的粘胶，粘胶通过过滤、脱泡工序消除其中的杂质和气泡，并通过熟成工艺，调整粘胶的粘度和熟成度，最终生产出符合后序工艺性能要求的原液粘胶。

现有的控制系统由于没有针对短纤维原液粘胶的生产工艺步骤进行设计，并不适用于短纤维原液粘胶生产的自动控制，如果使用现有的控制系统，那么工艺参数得不到精确的控制，且控制步骤及其繁琐，浪费了很多系统资源，生产效率反而会下降，甚至会引起事故的发生，且自动控制系统的故障会影响整个工艺的运行，造成停车。并且现有技术的自动控制系统无法对整个工艺过程全程追踪、记录。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术中的DCS控制系统不能从整体上全面对短纤维原液粘胶生产进行控制，且控制操作繁琐的问题，克服其缺陷，提供一种短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，对生产中各个环节进行自动控制，确保整个生产过程长周期连续运行，自动控制系统的故障不会影响工艺的进行，并且该控制系统设计合理，控制步骤简单，大大的减少了人工劳动。

为了实现上述发明目的，本发明具体的技术方案如下：

短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：包括用于接收并分析信号的上位机操作站，所述的上位机操作站采用冗余过程控制软件搭建冗余过程控制系统建立起浸渍碱调配自动控制系统、浆粕浸渍自动控制系统、碱纤维压榨自动控制系统、碱纤维老成自动控制系统、碱纤维黄化自动控制系统以及粘胶熟成自动控制系统。

本发明所述的系统辅以多操作站的网络结构、消息报警记录和过程历史曲线，保证整个控制过程实时、有效、可追溯。

本发明所述的上位机操作站采用西门子S7-400H CPU为控制核心。

本发明所述的冗余过程控制软件为PCS7软件。

1、本发明中的浸渍碱调配自动控制系统，主要对浸渍碱的浓度和温度进行控制：

包括浸渍碱原料输送管、浸渍碱供碱管以及浸渍碱混合桶，在不同浓度的浸渍碱原料输送管上设置有流量PID控制器和与之连接的流量控制阀，采集不同浓度浸渍碱原料的流量信息，通过设定好的浸渍碱的浓度以及密度参数计算出不同浓度碱液的需求量，通过控制流量控制阀来控制不同浓度浸渍碱原料的流量，在浸渍碱混合桶中调配出浓度为碱含量160-170g/l的浸渍碱，调配好的浸渍碱通过浸渍碱供碱管进入下一步浆粕浸渍工序中。

上述浸渍碱原料输送管为浓碱输送管道、除盐水输送管道、透析碱输送管道以及过滤碱输送管道。

上述浸渍碱混合桶中还设置有密度变送器以及PID控制器，用于测量浸渍碱的密度，与同温度下要求的浸渍碱浓度所对应的浸渍碱密度作PID运算，运算结果作为浸渍碱浓度运算的补偿值。

上述在浸渍碱输送管道上设置有加热器、冷却器、温度传感器以及PID控制器，通过温度传感器采集浸渍碱温度信息，进过分析，通过PID控制器对冷却器和加热器控制，调节浸渍碱的温度为50-60℃。

2、本发明中的浆粕浸渍自动控制系统，主要对浆粕浓度和浸渍温度进行控制：

包括浸渍碱供碱管、喂粕机以及浸渍桶，在喂粕机上设置有称量传感器，控制浆粕加入量，喂粕机的电机上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制浆粕的投料速度；所述的浸渍碱供碱管上设置有流量PID控制器和与之连接的流量控制阀，用于控制浸渍碱加入量；系统通过控制浆粕投料速度、浆粕加入量和浸渍碱的加入量控制浆粥碱浓度的重量百分比为3-10%，经过浸渍的浆粕成为碱纤维进入下一步碱纤维压榨以及粉碎工序中；

对浸渍温度的控制主要是通过浸渍碱调配控制系统中，浸渍碱液温度的控制来实现。

3、本发明中的碱纤维压榨自动控制系统，主要对碱纤维压榨比和碱纤维定积重量进行控制：

包括压榨机、三辊粉碎机，在压榨机的压榨辊电机上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制压榨辊电机的转速，进而控制压榨压力为100-1000mbar，从而控制碱纤维压榨比；在三辊粉碎机的三个粉碎辊的电机上分别设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，用于控制电机转速比，进而控制粉碎后碱纤维定积重量为100-200g/l，经过压榨和粉碎的碱纤维进入下一步碱纤维老成工序中。

上述粉碎辊电机还设置有电流传感器，分析三个辊之间的负荷分配情况，然后将三个电机的运行频率调整到最佳状态，通过系统记录其运行频率。

4、本发明中的碱纤维老成自动控制系统，主要对老成温度和老成时间进行控制：

包括老成反应釜，在老成反应釜中设置有温度传感器和PID控制器，温度信号与设定值进行比较后，通过控制温度调节阀门的开度来控制老成温度，在老成反应釜中设置有变频器和变频器运行频率PID控制器，通过控制变频器的频率来控制老成反应釜电机的转速，来控制老成时间，最终控制老成后的碱纤维聚合度为4-7mpa.s，经过老成的碱纤维进入下一步碱纤维黄化工序中。

5、本发明中的碱纤维黄化自动控制系统，主要对碱纤维的加入量、二硫化碳的加入量、溶解碱液的加入量以及真空度进行控制：

包括碱纤维进料皮带、黄化机、CS₂进料管以及溶解碱进料管，在碱纤维进料皮带上设置有称量传感器和PID控制器，通过PID控制器来控制皮带启停，从而控制碱纤维的加入量；在黄化机上设置有真空度传感器以及PID控制器，用于控制黄化机中的真空度；在CS₂进料管设置有流量PID控制器和流量控制阀，根据碱纤维的加入量来控制CS₂的加入量；在溶解碱进料管设置有流量PID控制器和流量控制阀，根据碱纤维的加入量来控制溶解碱液的加入量；通过控制以上原料加入量，进行黄化，使得黄化后得到的粘胶的甲纤维含量重量百分比：8-9.5%，含硫量重量百分比：1.5-3%，含碱量重量百分比：5-6%，然后进入下一步粘胶熟成工序中。

上述黄化机设置有搅拌器，在搅拌器上设置有变频器和变频器运行频率PID控制器用于控制搅拌转速。

上述搅拌转速为700-850转/分钟。

上述黄化机上还设置压力传感器以及PID控制器，真空度达到800-900mbar时，控制氮气加入阀来控制氮气加入量，调节真空度为650-800mbar。

上述CS₂加入量为碱纤维中甲纤维重量的28-35%。

6、本发明中的碱纤维熟成自动控制系统，主要对溶解温度、熟成温度、脱泡供胶量、脱泡真空度、脱泡温度以及脱泡出胶量进行控制：

包括粘胶溶解罐、粘胶熟成罐、粘胶溶解罐、脱泡供胶泵、连续脱泡桶以及脱泡出胶泵，在粘胶溶解罐上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制溶解温度为18-28℃；在粘胶熟成罐上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制熟成温度为18-28℃；在脱泡供胶泵上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，连续脱泡桶上设置有液位传感器，控制脱泡供胶泵电机转速，控制脱泡供胶量为3-15m²/h；在连续脱泡桶上设置有与PID控制器连接的绝压变送器，控制脱泡压力，还设置有用于控制脱泡真空度的与PID控制器连接的蒸汽调节阀和排空阀，根据脱泡压力调节脱泡真空度；在连续脱泡桶上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制脱泡温度为8-12℃；在脱泡出胶泵上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制脱泡出胶泵电机转速，控制脱泡出胶量为3-15m²/h；通过以上控制，保证最后粘胶产品指标为甲纤维含量重量百分比：8-9.5%，含碱量重量百分比：5-6%，粘度：30-40s，熟成度：8-9ml。

本发明带来的有益技术效果：

1、本发明的自动控制系统采用西门子S7-400H CPU为控制核心，使用PCS7软件搭建冗余过程控制系统建立起浸渍碱调配自动控制系统，所述的系统辅以多操作站的网络结构、消息报警记录和过程历史曲线，保证整个控制过程实时、有效、可追溯；

2、搭建冗余过程控制系统，节约了通讯时间，保证了数据交换完整同时也减少了通讯量，保证在出现故障的时候也不会影响整个控制系统的运行；

3、本发明的控制系统不仅实现了对工艺过程的优化控制，还大大减少了各类误操作的发生产机率；高精度配比，优化的控制，可以提高粘胶稳定性，直接提升粘胶的可纺性；

4、本发明通过在浸渍碱调配所需的介质的输送管道上设置流量控制器，经过控制系统设定值的比较分析，控制各介质的流量，精确调配出所需浓度的浸渍碱；

本发明还设置了密度变送器，测量出一定温度下的浸碱密度，与同温度下要求的浸碱浓度所对应的浸碱密度作PID运算，运算结果作为配方运算的补偿值，控制介质流量的加入，准确控制浸渍碱的密度；

由于浸碱浓度和密度受介质温度的影响非常大，因此需要严格控制浸渍碱的温度。碱纤浸渍过程是一个弱放热过程，压榨回收碱的温度略高于浸渍碱的温度，参与浸渍碱液调配的压榨回收碱约占浸渍碱总量的80%～90%，在环境温度比较高时，浸碱的温度会升高，在环境温度低的时候，浸碱温度会降低。因此本发明在浸渍碱供碱管上设置温度控制器，保证供给浸渍工序的浸渍碱的温度达到工艺要求，保证碱纤维的质量；

5、浸渍自动控制工艺的关键在于保证在进料时就控制浆粥浓度达到要求值，本发明的进料系统，包括喂粕机和浸渍碱进料管都设置有控制其进料量的装置，在进料的时候就已经调节好了浆粥的浓度，大大减小了后续浸渍过程中其它干扰因素的影响；

6、本发明在压榨辊上设置变频器，可以控制压榨辊转速，进而稳定压榨压力，而稳定的压榨压力，可以稳定压榨比，保证碱纤维压榨后的质量；

本发明在三辊粉碎机的每一个粉碎辊上都设置了独立的变频器，由于碱纤维从溜槽进入三辊粉碎机时位于第一个辊的上方，如何将碱纤维均匀分配到两个粉碎辊间隙间，进行有效的粉碎，就需要合理调节三个辊之间的转速，因此采用变频器来控制三个粉碎辊电机的转速，能够精确控制碱纤维定积重量，让碱纤维得到合理的蓬松结构，有利于下一工序的进行；

7、本发明三辊粉碎机上设置有电流传感器，检测三个辊电机在稳定状态下的电流大小和变化情况，分析三个辊之间的负荷分配情况，可以将三个电机的运行频率调整到最佳状态，使得压榨工序顺利进行，通过系统记录其运行频率，方便下次粉碎时调用，节约了时间；

8、黄化自动控制中，对碱纤维的进料量进行控制，当碱纤加入量达到设定值后，系统自动停止碱纤维加入，调整各控制阀的状态，便于下一工序的操作，不会因为碱纤维的进料，影响后续工序的进行，也便于掌控碱纤维的加入量，保证最终产品的质量，得到合格的粘胶；

9、黄化自动控制中，在抽真空后，加入了氮气调节装置，可以加入氮气来调节黄化机内的真空度，避免了以前真空度不精确的情况发生，保证真空度能达到一定高度，这样使用易爆的CS₂时更加安全，避免安全事故的发生；

10、黄化自动控制中，要得到质量合格的粘胶产品，必须保证碱纤维与CS₂的重量比，本发明在这些介质进料的时候就设置了流量控制器，确保比例符合工艺要求，得到质量合格的粘胶产品；

11、黄化自动控制中，通过调整黄化搅拌转速，避免粘胶的抱团，保证CS₂能与碱纤维充分接触，加快反应速度和提高均匀度；

12、经过改进的连续脱泡控制系统，将控制器以及传感器高度整合与设备中，降低了生产场地的占用，提高了脱泡的连续生产能力以及脱泡质量，实现连续生产；

13、连续脱泡中设置绝压变送器用于控制连续脱泡桶的压力，通过蒸汽调节阀和排空阀控制真空度，脱泡桶内抽成一定的真空状态，这样可以使粘胶内含的气泡自己跑出来提高了脱泡的效率；

14、供胶泵上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制供胶量，保证连续脱泡桶的液位，避免事故的发生以及供胶量过大造成的脱泡不完全的问题。

附图说明

说明书附图为本发明的控制框图。

具体实施方式

实施例1

短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：包括用于接收并分析信号的上位机操作站，所述的上位机操作站采用冗余过程控制软件搭建冗余过程控制系统建立起浸渍碱调配自动控制系统、浆粕浸渍自动控制系统、碱纤维压榨自动控制系统、碱纤维老成自动控制系统、碱纤维黄化自动控制系统以及粘胶熟成自动控制系统。

本发明所述的系统辅以多操作站的网络结构、消息报警记录和过程历史曲线，保证整个控制过程实时、有效、可追溯。

本发明所述的上位机操作站采用西门子S7-400H CPU为控制核心。

本发明所述的冗余过程控制软件为PCS7软件。

1、本发明中的浸渍碱调配自动控制系统，主要对浸渍碱的浓度和温度进行控制：

包括浸渍碱原料输送管、浸渍碱供碱管以及浸渍碱混合桶，在不同浓度的浸渍碱原料输送管上设置有流量PID控制器和与之连接的流量控制阀，采集不同浓度浸渍碱原料的流量信息，通过设定好的浸渍碱的浓度以及密度参数计算出不同浓度碱液的需求量，通过控制流量控制阀来控制不同浓度浸渍碱原料的流量，在浸渍碱混合桶中调配出浓度为碱含量160-170g/l的浸渍碱，调配好的浸渍碱通过浸渍碱供碱管进入下一步浆粕浸渍工序中。

上述浸渍碱原料输送管为浓碱输送管道、除盐水输送管道、透析碱输送管道以及过滤碱输送管道。

上述浸渍碱混合桶中还设置有密度变送器以及PID控制器，用于测量浸渍碱的密度，与同温度下要求的浸渍碱浓度所对应的浸渍碱密度作PID运算，运算结果作为浸渍碱浓度运算的补偿值。

上述在浸渍碱输送管道上设置有加热器、冷却器、温度传感器以及PID控制器，通过温度传感器采集浸渍碱温度信息，进过分析，通过PID控制器对冷却器和加热器控制，调节浸渍碱的温度为50-60℃。

2、本发明中的浆粕浸渍自动控制系统，主要对浆粕浓度和浸渍温度进行控制：

包括浸渍碱供碱管、喂粕机以及浸渍桶，在喂粕机上设置有称量传感器，控制浆粕加入量，喂粕机的电机上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制浆粕的投料速度；所述的浸渍碱供碱管上设置有流量PID控制器和与之连接的流量控制阀，用于控制浸渍碱加入量；系统通过控制浆粕投料速度、浆粕加入量和浸渍碱的加入量控制浆粥碱浓度的重量百分比为3-10%，经过浸渍的浆粕成为碱纤维进入下一步碱纤维压榨以及粉碎工序中；

对浸渍温度的控制主要是通过浸渍碱调配控制系统中，浸渍碱液温度的控制来实现。

3、本发明中的碱纤维压榨自动控制系统，主要对碱纤维压榨比和碱纤维定积重量进行控制：

包括压榨机、三辊粉碎机，在压榨机的压榨辊电机上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制压榨辊电机的转速，进而控制压榨压力为100-1000mbar，从而控制碱纤维压榨比；在三辊粉碎机的三个粉碎辊的电机上分别设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，用于控制电机转速比，进而控制粉碎后碱纤维定积重量为100-200g/l，经过压榨和粉碎的碱纤维进入下一步碱纤维老成工序中。

上述粉碎辊电机还设置有电流传感器，分析三个辊之间的负荷分配情况，然后将三个电机的运行频率调整到最佳状态，通过系统记录其运行频率。

4、本发明中的碱纤维老成自动控制系统，主要对老成温度和老成时间进行控制：

包括老成反应釜，在老成反应釜中设置有温度传感器和PID控制器，温度信号与设定值进行比较后，通过控制温度调节阀门的开度来控制老成温度，在老成反应釜中设置有变频器和变频器运行频率PID控制器，通过控制变频器的频率来控制老成反应釜电机的转速，来控制老成时间，最终控制老成后的碱纤维聚合度为4-7mpa.s，经过老成的碱纤维进入下一步碱纤维黄化工序中。

5、本发明中的碱纤维黄化自动控制系统，主要对碱纤维的加入量、二硫化碳的加入量、溶解碱液的加入量以及真空度进行控制：

包括碱纤维进料皮带、黄化机、CS₂进料管以及溶解碱进料管，在碱纤维进料皮带上设置有称量传感器和PID控制器，通过PID控制器来控制皮带启停，从而控制碱纤维的加入量；在黄化机上设置有真空度传感器以及PID控制器，用于控制黄化机中的真空度；在CS₂进料管设置有流量PID控制器和流量控制阀，根据碱纤维的加入量来控制CS₂的加入量；在溶解碱进料管设置有流量PID控制器和流量控制阀，根据碱纤维的加入量来控制溶解碱液的加入量；通过控制以上原料加入量，进行黄化，使得黄化后得到的粘胶的甲纤维含量重量百分比：8-9.5%，含硫量重量百分比：1.5-3%，含碱量重量百分比：5-6%，然后进入下一步粘胶熟成工序中。

上述的CS₂进料控制系统还包括：黄化机搅拌装置，在其电机上设置有控制转速以及高低速转换间隔时间的变频器和变频器运行频率PID控制器。

上述黄化机上还设置压力传感器以及PID控制器，真空度达到800-900mbar时，控制氮气加入阀来控制氮气加入量，调节真空度为650-800mbar。

上述CS₂加入量为碱纤维中甲纤维重量的28-35%。

6、本发明中的碱纤维熟成自动控制系统，主要对溶解温度、熟成温度、脱泡供胶量、脱泡真空度、脱泡温度以及脱泡出胶量进行控制：

包括粘胶溶解罐、粘胶熟成罐、粘胶溶解罐、脱泡供胶泵、连续脱泡桶以及脱泡出胶泵，在粘胶溶解罐上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制溶解温度为18-28℃；在粘胶熟成罐上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制熟成温度为18-28℃；在脱泡供胶泵上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，连续脱泡桶上设置有液位传感器，控制脱泡供胶泵电机转速，控制脱泡供胶量为3-15m²/h；在连续脱泡桶上设置有与PID控制器连接的绝压变送器，控制脱泡压力，还设置有用于控制脱泡真空度的与PID控制器连接的蒸汽调节阀和排空阀，根据脱泡压力调节脱泡真空度；在连续脱泡桶上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制脱泡温度为8-12℃；在脱泡出胶泵上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制脱泡出胶泵电机转速，控制脱泡出胶量为3-15m²/h；通过以上控制，保证最后粘胶产品指标为甲纤维含量重量百分比：8-9.5%，含碱量重量百分比：5-6%，粘度：30-40s，熟成度：8-9ml。

实施例2

本发明中的浸渍碱调配自动控制系统，主要对浸渍碱的浓度和温度进行控制：

包括浸渍碱原料输送管、浸渍碱供碱管以及浸渍碱混合桶，在不同浓度的浸渍碱原料输送管上设置有流量PID控制器和与之连接的流量控制阀，采集不同浓度浸渍碱原料的流量信息，通过设定好的浸渍碱的浓度以及密度参数计算出不同浓度碱液的需求量，通过控制流量控制阀来控制不同浓度浸渍碱原料的流量，在浸渍碱混合桶中调配出浓度为碱含量160g/l的浸渍碱，调配好的浸渍碱通过浸渍碱供碱管进入下一步浆粕浸渍工序中。

上述浸渍碱原料输送管为浓碱输送管道、除盐水输送管道、透析碱输送管道以及过滤碱输送管道。

上述浸渍碱混合桶中还设置有密度变送器以及PID控制器，用于测量浸渍碱的密度，与同温度下要求的浸渍碱浓度所对应的浸渍碱密度作PID运算，运算结果作为浸渍碱浓度运算的补偿值。

上述在浸渍碱输送管道上设置有加热器、冷却器、温度传感器以及PID控制器，通过温度传感器采集浸渍碱温度信息，进过分析，通过PID控制器对冷却器和加热器控制，调节浸渍碱的温度为50℃。

实施例3

本发明中的浸渍碱调配自动控制系统，主要对浸渍碱的浓度和温度进行控制：

包括浸渍碱原料输送管、浸渍碱供碱管以及浸渍碱混合桶，在不同浓度的浸渍碱原料输送管上设置有流量PID控制器和与之连接的流量控制阀，采集不同浓度浸渍碱原料的流量信息，通过设定好的浸渍碱的浓度以及密度参数计算出不同浓度碱液的需求量，通过控制流量控制阀来控制不同浓度浸渍碱原料的流量，在浸渍碱混合桶中调配出浓度为碱含量170g/l的浸渍碱，调配好的浸渍碱通过浸渍碱供碱管进入下一步浆粕浸渍工序中。

上述浸渍碱原料输送管为浓碱输送管道、除盐水输送管道、透析碱输送管道以及过滤碱输送管道。

上述浸渍碱混合桶中还设置有密度变送器以及PID控制器，用于测量浸渍碱的密度，与同温度下要求的浸渍碱浓度所对应的浸渍碱密度作PID运算，运算结果作为浸渍碱浓度运算的补偿值。

上述在浸渍碱输送管道上设置有加热器、冷却器、温度传感器以及PID控制器，通过温度传感器采集浸渍碱温度信息，进过分析，通过PID控制器对冷却器和加热器控制，调节浸渍碱的温度为60℃。

实施例4

本发明中的浸渍碱调配自动控制系统，主要对浸渍碱的浓度和温度进行控制：

包括浸渍碱原料输送管、浸渍碱供碱管以及浸渍碱混合桶，在不同浓度的浸渍碱原料输送管上设置有流量PID控制器和与之连接的流量控制阀，采集不同浓度浸渍碱原料的流量信息，通过设定好的浸渍碱的浓度以及密度参数计算出不同浓度碱液的需求量，通过控制流量控制阀来控制不同浓度浸渍碱原料的流量，在浸渍碱混合桶中调配出浓度为碱含量165g/l的浸渍碱，调配好的浸渍碱通过浸渍碱供碱管进入下一步浆粕浸渍工序中。

上述浸渍碱原料输送管为浓碱输送管道、除盐水输送管道、透析碱输送管道以及过滤碱输送管道。

上述浸渍碱混合桶中还设置有密度变送器以及PID控制器，用于测量浸渍碱的密度，与同温度下要求的浸渍碱浓度所对应的浸渍碱密度作PID运算，运算结果作为浸渍碱浓度运算的补偿值。

上述在浸渍碱输送管道上设置有加热器、冷却器、温度传感器以及PID控制器，通过温度传感器采集浸渍碱温度信息，进过分析，通过PID控制器对冷却器和加热器控制，调节浸渍碱的温度为55℃。

实施例5

本发明中的浆粕浸渍自动控制系统，主要对浆粕浓度和浸渍温度进行控制：

包括浸渍碱供碱管、喂粕机以及浸渍桶，在喂粕机上设置有称量传感器，控制浆粕加入量，喂粕机的电机上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制浆粕的投料速度；所述的浸渍碱供碱管上设置有流量PID控制器和与之连接的流量控制阀，用于控制浸渍碱加入量；系统通过控制浆粕投料速度、浆粕加入量和浸渍碱的加入量控制浆粥碱浓度的重量百分比为3%，经过浸渍的浆粕成为碱纤维进入下一步碱纤维压榨以及粉碎工序中；

对浸渍温度的控制主要是通过浸渍碱调配控制系统中，浸渍碱液温度的控制来实现。

实施例6

本发明中的浆粕浸渍自动控制系统，主要对浆粕浓度和浸渍温度进行控制：

包括浸渍碱供碱管、喂粕机以及浸渍桶，在喂粕机上设置有称量传感器，控制浆粕加入量，喂粕机的电机上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制浆粕的投料速度；所述的浸渍碱供碱管上设置有流量PID控制器和与之连接的流量控制阀，用于控制浸渍碱加入量；系统通过控制浆粕投料速度、浆粕加入量和浸渍碱的加入量控制浆粥碱浓度的重量百分比为10%，经过浸渍的浆粕成为碱纤维进入下一步碱纤维压榨以及粉碎工序中；

对浸渍温度的控制主要是通过浸渍碱调配控制系统中，浸渍碱液温度的控制来实现。

实施例7

本发明中的浆粕浸渍自动控制系统，主要对浆粕浓度和浸渍温度进行控制：

包括浸渍碱供碱管、喂粕机以及浸渍桶，在喂粕机上设置有称量传感器，控制浆粕加入量，喂粕机的电机上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制浆粕的投料速度；所述的浸渍碱供碱管上设置有流量PID控制器和与之连接的流量控制阀，用于控制浸渍碱加入量；系统通过控制浆粕投料速度、浆粕加入量和浸渍碱的加入量控制浆粥碱浓度的重量百分比为6.5%，经过浸渍的浆粕成为碱纤维进入下一步碱纤维压榨以及粉碎工序中；

对浸渍温度的控制主要是通过浸渍碱调配控制系统中，浸渍碱液温度的控制来实现。

实施例8

本发明中的碱纤维压榨自动控制系统，主要对碱纤维压榨比和碱纤维定积重量进行控制：

包括压榨机、三辊粉碎机，在压榨机的压榨辊电机上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制压榨辊电机的转速，进而控制压榨压力为100mbar，从而控制碱纤维压榨比；在三辊粉碎机的三个粉碎辊的电机上分别设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，用于控制电机转速比，进而控制粉碎后碱纤维定积重量为100g/l，经过压榨和粉碎的碱纤维进入下一步碱纤维老成工序中。

上述粉碎辊电机还设置有电流传感器，分析三个辊之间的负荷分配情况，然后将三个电机的运行频率调整到最佳状态，通过系统记录其运行频率。

实施例9

本发明中的碱纤维压榨自动控制系统，主要对碱纤维压榨比和碱纤维定积重量进行控制：

包括压榨机、三辊粉碎机，在压榨机的压榨辊电机上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制压榨辊电机的转速，进而控制压榨压力为1000mbar，从而控制碱纤维压榨比；在三辊粉碎机的三个粉碎辊的电机上分别设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，用于控制电机转速比，进而控制粉碎后碱纤维定积重量为200g/l，经过压榨和粉碎的碱纤维进入下一步碱纤维老成工序中。

上述粉碎辊电机还设置有电流传感器，分析三个辊之间的负荷分配情况，然后将三个电机的运行频率调整到最佳状态，通过系统记录其运行频率。

实施例10

本发明中的碱纤维压榨自动控制系统，主要对碱纤维压榨比和碱纤维定积重量进行控制：

包括压榨机、三辊粉碎机，在压榨机的压榨辊电机上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制压榨辊电机的转速，进而控制压榨压力为550mbar，从而控制碱纤维压榨比；在三辊粉碎机的三个粉碎辊的电机上分别设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，用于控制电机转速比，进而控制粉碎后碱纤维定积重量为150g/l，经过压榨和粉碎的碱纤维进入下一步碱纤维老成工序中。

上述粉碎辊电机还设置有电流传感器，分析三个辊之间的负荷分配情况，然后将三个电机的运行频率调整到最佳状态，通过系统记录其运行频率。

实施例11

本发明中的碱纤维老成自动控制系统，主要对老成温度和老成时间进行控制：

包括老成反应釜，在老成反应釜中设置有温度传感器和PID控制器，温度信号与设定值进行比较后，通过控制温度调节阀门的开度来控制老成温度，在老成反应釜中设置有变频器和变频器运行频率PID控制器，通过控制变频器的频率来控制老成反应釜电机的转速，来控制老成时间，最终控制老成后的碱纤维聚合度为4mpa.s，经过老成的碱纤维进入下一步碱纤维黄化工序中。

实施例12

本发明中的碱纤维老成自动控制系统，主要对老成温度和老成时间进行控制：

包括老成反应釜，在老成反应釜中设置有温度传感器和PID控制器，温度信号与设定值进行比较后，通过控制温度调节阀门的开度来控制老成温度，在老成反应釜中设置有变频器和变频器运行频率PID控制器，通过控制变频器的频率来控制老成反应釜电机的转速，来控制老成时间，最终控制老成后的碱纤维聚合度为7mpa.s，经过老成的碱纤维进入下一步碱纤维黄化工序中。

实施例13

本发明中的碱纤维老成自动控制系统，主要对老成温度和老成时间进行控制：

包括老成反应釜，在老成反应釜中设置有温度传感器和PID控制器，温度信号与设定值进行比较后，通过控制温度调节阀门的开度来控制老成温度，在老成反应釜中设置有变频器和变频器运行频率PID控制器，通过控制变频器的频率来控制老成反应釜电机的转速，来控制老成时间，最终控制老成后的碱纤维聚合度为5.5mpa.s，经过老成的碱纤维进入下一步碱纤维黄化工序中。

实施例14

本发明中的碱纤维黄化自动控制系统，主要对碱纤维的加入量、二硫化碳的加入量、溶解碱液的加入量以及真空度进行控制：

包括碱纤维进料皮带、黄化机、CS₂进料管以及溶解碱进料管，在碱纤维进料皮带上设置有称量传感器和PID控制器，通过PID控制器来控制皮带启停，从而控制碱纤维的加入量；在黄化机上设置有真空度传感器以及PID控制器，用于控制黄化机中的真空度；在CS₂进料管设置有流量PID控制器和流量控制阀，根据碱纤维的加入量来控制CS₂的加入量；在溶解碱进料管设置有流量PID控制器和流量控制阀，根据碱纤维的加入量来控制溶解碱液的加入量；通过控制以上原料加入量，进行黄化，使得黄化后得到的粘胶的甲纤维含量重量百分比：8%，含硫量重量百分比：1.5%，含碱量重量百分比：5%，然后进入下一步粘胶熟成工序中。

上述黄化机设置有搅拌器，在搅拌器上设置有变频器和变频器运行频率PID控制器用于控制搅拌转速。

上述搅拌转速为700转/分钟。

上述黄化机上还设置压力传感器以及PID控制器，真空度达到800mbar时，控制氮气加入阀来控制氮气加入量，调节真空度为650mbar。

上述CS₂加入量为碱纤维中甲纤维重量的28%。

实施例15

本发明中的碱纤维黄化自动控制系统，主要对碱纤维的加入量、二硫化碳的加入量、溶解碱液的加入量以及真空度进行控制：

包括碱纤维进料皮带、黄化机、CS₂进料管以及溶解碱进料管，在碱纤维进料皮带上设置有称量传感器和PID控制器，通过PID控制器来控制皮带启停，从而控制碱纤维的加入量；在黄化机上设置有真空度传感器以及PID控制器，用于控制黄化机中的真空度；在CS₂进料管设置有流量PID控制器和流量控制阀，根据碱纤维的加入量来控制CS₂的加入量；在溶解碱进料管设置有流量PID控制器和流量控制阀，根据碱纤维的加入量来控制溶解碱液的加入量；通过控制以上原料加入量，进行黄化，使得黄化后得到的粘胶的甲纤维含量重量百分比：9.5%，含硫量重量百分比：3%，含碱量重量百分比：6%，然后进入下一步粘胶熟成工序中。

上述黄化机设置有搅拌器，在搅拌器上设置有变频器和变频器运行频率PID控制器用于控制搅拌转速。

上述搅拌转速为850转/分钟。

上述黄化机上还设置压力传感器以及PID控制器，真空度达到900mbar时，控制氮气加入阀来控制氮气加入量，调节真空度为800mbar。

上述CS₂加入量为碱纤维中甲纤维重量的35%。

实施例16

本发明中的碱纤维黄化自动控制系统，主要对碱纤维的加入量、二硫化碳的加入量、溶解碱液的加入量以及真空度进行控制：

包括碱纤维进料皮带、黄化机、CS₂进料管以及溶解碱进料管，在碱纤维进料皮带上设置有称量传感器和PID控制器，通过PID控制器来控制皮带启停，从而控制碱纤维的加入量；在黄化机上设置有真空度传感器以及PID控制器，用于控制黄化机中的真空度；在CS₂进料管设置有流量PID控制器和流量控制阀，根据碱纤维的加入量来控制CS₂的加入量；在溶解碱进料管设置有流量PID控制器和流量控制阀，根据碱纤维的加入量来控制溶解碱液的加入量；通过控制以上原料加入量，进行黄化，使得黄化后得到的粘胶的甲纤维含量重量百分比：8.75%，含硫量重量百分比：2.25%，含碱量重量百分比：5.5%，然后进入下一步粘胶熟成工序中。

上述黄化机设置有搅拌器，在搅拌器上设置有变频器和变频器运行频率PID控制器用于控制搅拌转速。

上述搅拌转速为775转/分钟。

上述黄化机上还设置压力传感器以及PID控制器，真空度达到850mbar时，控制氮气加入阀来控制氮气加入量，调节真空度为725mbar。

上述CS₂加入量为碱纤维中甲纤维重量的31.5%。

实施例17

本发明中的碱纤维熟成自动控制系统，主要对溶解温度、熟成温度、脱泡供胶量、脱泡真空度、脱泡温度以及脱泡出胶量进行控制：

包括粘胶溶解罐、粘胶熟成罐、粘胶溶解罐、脱泡供胶泵、连续脱泡桶以及脱泡出胶泵，在粘胶溶解罐上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制溶解温度为18℃；在粘胶熟成罐上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制熟成温度为18℃；在脱泡供胶泵上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，连续脱泡桶上设置有液位传感器，控制脱泡供胶泵电机转速，控制脱泡供胶量为3m²/h；在连续脱泡桶上设置有与PID控制器连接的绝压变送器，控制脱泡压力，还设置有用于控制脱泡真空度的与PID控制器连接的蒸汽调节阀和排空阀，根据脱泡压力调节脱泡真空度；在连续脱泡桶上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制脱泡温度为8℃；在脱泡出胶泵上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制脱泡出胶泵电机转速，控制脱泡出胶量为3m²/h；通过以上控制，保证最后粘胶产品指标为甲纤维含量重量百分比：8%，含碱量重量百分比：5%，粘度：30s，熟成度：8ml。

实施例18

本发明中的碱纤维熟成自动控制系统，主要对溶解温度、熟成温度、脱泡供胶量、脱泡真空度、脱泡温度以及脱泡出胶量进行控制：

包括粘胶溶解罐、粘胶熟成罐、粘胶溶解罐、脱泡供胶泵、连续脱泡桶以及脱泡出胶泵，在粘胶溶解罐上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制溶解温度为28℃；在粘胶熟成罐上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制熟成温度为28℃；在脱泡供胶泵上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，连续脱泡桶上设置有液位传感器，控制脱泡供胶泵电机转速，控制脱泡供胶量为15m²/h；在连续脱泡桶上设置有与PID控制器连接的绝压变送器，控制脱泡压力，还设置有用于控制脱泡真空度的与PID控制器连接的蒸汽调节阀和排空阀，根据脱泡压力调节脱泡真空度；在连续脱泡桶上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制脱泡温度为12℃；在脱泡出胶泵上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制脱泡出胶泵电机转速，控制脱泡出胶量为15m²/h；通过以上控制，保证最后粘胶产品指标为甲纤维含量重量百分比：9.5%，含碱量重量百分比：6%，粘度：40s，熟成度：9ml。

实施例19

本发明中的碱纤维熟成自动控制系统，主要对溶解温度、熟成温度、脱泡供胶量、脱泡真空度、脱泡温度以及脱泡出胶量进行控制：

包括粘胶溶解罐、粘胶熟成罐、粘胶溶解罐、脱泡供胶泵、连续脱泡桶以及脱泡出胶泵，在粘胶溶解罐上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制溶解温度为23℃；在粘胶熟成罐上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制熟成温度为23℃；在脱泡供胶泵上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，连续脱泡桶上设置有液位传感器，控制脱泡供胶泵电机转速，控制脱泡供胶量为9m²/h；在连续脱泡桶上设置有与PID控制器连接的绝压变送器，控制脱泡压力，还设置有用于控制脱泡真空度的与PID控制器连接的蒸汽调节阀和排空阀，根据脱泡压力调节脱泡真空度；在连续脱泡桶上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制脱泡温度为10℃；在脱泡出胶泵上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制脱泡出胶泵电机转速，控制脱泡出胶量为9m²/h；通过以上控制，保证最后粘胶产品指标为甲纤维含量重量百分比：8.75%，含碱量重量百分比：5.5%，粘度：35s，熟成度：8.5ml。

Claims (18)

1.短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：包括用于接收并分析信号的上位机操作站，所述的上位机操作站采用冗余过程控制软件搭建冗余过程控制系统建立起浸渍碱调配自动控制系统、浆粕浸渍自动控制系统、碱纤维压榨自动控制系统、碱纤维自动老成控制系统、碱纤维黄化自动控制系统以及粘胶熟成自动控制系统；

所述的浸渍碱调配自动控制系统包括：浸渍碱原料输送管、浸渍碱供碱管以及浸渍碱混合桶，在不同浓度的浸渍碱原料输送管上设置有流量PID控制器和与之连接的流量控制阀，采集不同浓度浸渍碱原料的流量信息，通过设定好的浸渍碱的浓度以及密度参数计算出不同浓度碱液的需求量，通过控制流量控制阀来控制不同浓度浸渍碱原料的流量，在浸渍碱混合桶中调配出浓度为碱含量160-170g/l的浸渍碱，调配好的浸渍碱通过浸渍碱供碱管进入下一步浆粕浸渍工序中；

所述的浆粕浸渍自动控制系统包括：浸渍碱供碱管、喂粕机以及浸渍桶，在喂粕机上设置有称量传感器，控制浆粕加入量，喂粕机的电机上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制浆粕的投料速度；所述的浸渍碱供碱管上设置有流量PID控制器和与之连接的流量控制阀，用于控制浸渍碱加入量；系统通过控制浆粕投料速度、浆粕加入量和浸渍碱的加入量控制浆粥碱浓度的重量百分比为3-10%，经过浸渍的浆粕成为碱纤维进入下一步碱纤维压榨以及粉碎工序中；

所述的碱纤维压榨自动控制系统包括：压榨机、三辊粉碎机，在压榨机的压榨辊电机上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制压榨辊电机的转速，进而控制压榨压力，从而控制碱纤维压榨比；在三辊粉碎机的三个粉碎辊的电机上分别设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，用于控制电机转速比，进而控制粉碎后碱纤维定积重量为100-200g/l，经过压榨和粉碎的碱纤维进入下一步碱纤维老成工序中；

所述的碱纤维老成自动控制系统包括：老成反应釜，在老成反应釜中设置有温度传感器和PID控制器，温度信号与设定值进行比较后，通过控制温度调节阀门的开度来控制老成温度，在老成反应釜中设置有变频器和变频器运行频率PID控制器，通过控制变频器的频率来控制老成反应釜电机的转速，来控制老成时间，最终控制老成后的碱纤维聚合度为4-7mpa.s，经过老成的碱纤维进入下一步碱纤维黄化工序中；

所述的碱纤维黄化自动控制系统包括：碱纤维进料皮带、黄化机、CS₂进料管以及溶解碱进料管，在碱纤维进料皮带上设置有称量传感器和PID控制器，通过PID控制器来控制皮带启停，从而控制碱纤维的加入量；在黄化机上设置有真空度传感器以及PID控制器，用于控制黄化机中的真空度；在CS₂进料管设置有流量PID控制器和流量控制阀，根据碱纤维的加入量来控制CS₂的加入量；在溶解碱进料管设置有流量PID控制器和流量控制阀，根据碱纤维的加入量来控制溶解碱液的加入量；通过控制以上原料加入量，进行黄化，使得黄化后得到的粘胶的甲纤维含量重量百分比：8-9.5%，含硫量重量百分比：1.5-3%，含碱量重量百分比：5-6%，然后进入下一步粘胶熟成工序中；

所述的粘胶熟成自动控制系统包括：粘胶溶解罐、粘胶熟成罐、脱泡供胶泵、连续脱泡桶以及脱泡出胶泵，在粘胶溶解罐上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制溶解温度；在粘胶熟成罐上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制熟成温度；在脱泡供胶泵上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，连续脱泡桶上设置有液位传感器，控制脱泡供胶泵电机转速，控制脱泡供胶量；在连续脱泡桶上设置有与PID控制器连接的绝压变送器，控制脱泡压力，还设置有用于控制脱泡真空度的与PID控制器连接的蒸汽调节阀和排空阀，根据脱泡压力调节脱泡真空度；在连续脱泡桶上设置温度传感器以及PID控制器，控制温度调节阀门开度来控制脱泡温度；在脱泡出胶泵上设置有变频器以及变频器运行频率PID控制器，控制脱泡出胶泵电机转速，控制脱泡出胶量；通过以上控制，保证最后粘胶产品指标为甲纤维含量重量百分比：8-9.5%，含碱量重量百分比：5-6%，粘度：30-40s，熟成度：8-9ml。

2.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统辅以多操作站的网络结构、消息报警记录和过程历史曲线。

3.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的上位机操作站采用西门子S7-400H CPU为控制核心。

4.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的冗余过程控制软件为PCS7软件。

5.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：浸渍碱原料输送管为浓碱输送管道、除盐水输送管道、透析碱输送管道以及过滤碱输送管道。

6.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：浸渍碱混合桶中还设置有密度变送器以及PID控制器，用于测量浸渍碱的密度，与同温度下要求的浸渍碱浓度所对应的浸渍碱密度作PID运算，运算结果作为浸渍碱浓度运算的补偿值。

7.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：在浸渍碱输送管道上设置有加热器、冷却器、温度传感器以及PID控制器，通过温度传感器采集浸渍碱温度信息，进过分析，通过PID控制器对冷却器和加热器控制，调节浸渍碱的温度为50-60℃。

8.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的压榨压力为100-1000mbar。

9.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的粉碎辊电机还设置有电流传感器，分析三个辊之间的负荷分配情况，然后将三个电机的运行频率调整到最佳状态，通过系统记录其运行频率。

10.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的黄化机设置有搅拌器，在搅拌器上设置有变频器和变频器运行频率PID控制器用于控制搅拌转速。

11.根据权利要求10所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的搅拌转速为700-850转/分钟。

12.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的黄化机上还设置压力传感器以及PID控制器，真空度达到800-900mbar时，控制氮气加入阀来控制氮气加入量，调节真空度为650-800mbar。

13.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的CS₂加入量为碱纤维中甲纤维重量的28-35%。

14.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的溶解温度为18-28℃。

15.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的熟成温度为18-28℃。

16.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的脱泡供胶量为3-15m²/h。

17.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的脱泡温度为8-12℃。

18.根据权利要求1所述的短纤维原液粘胶生产的自动控制系统，其特征在于：所述的脱泡出胶量为3-15m²/h。

Images