JPH11217788A

JPH11217788A - 製紙工場の統合制御システム

Info

Publication number: JPH11217788A
Application number: JP1042298A
Authority: JP
Inventors: Shigeharu Fuji; 薫晴富士; Hiroshi Nakao; 寛中尾; Atsushi Nishimura; 淳西村; Kashio Mitsuishi; 甲子夫三石
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1998-01-22
Filing date: 1998-01-22
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】プロセスの制御に止まらず、収率、原単位の
工場、そして品質やコストに対する市場ニーズまでも反
映させた製紙工場全体の最適化のできる統合制御システ
ム提供すること。【解決手段】製紙原料となるパルプを調製するパルプ
機械１０と、原料パルプを用いて抄紙する製紙機械２０
と、これらパルプ機械と製紙機械に蒸気や電力を供給す
るユーティリティ設備３０を有する製紙工場の統合制御
システムであって、前記パルプ機械の操業支援やアドバ
ンス制御を行うパルプ機械制御部４０と、前記製紙機械
の操業支援やアドバンス制御を行う製紙機械制御部５０
と、前記ユーティリティ設備の操業支援やアドバンス制
御を行うユーティリティ設備制御部６０とを備え、前記
パルプ機械制御部、製紙機械制御部、並びにユーティリ
ティ設備制御部の少なくとも二つの制御部間でプラント
操業情報を互いに連携して製紙工場全体の運転を最適化
することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルプ機械、製紙
機械、ユーティリティ設備等を備える製紙工場に利用さ
れる制御システムに関し、特に工場全体での効率化を実
現して、一層のコスト削減と利益増大を達成する総合制
御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】製紙工場では、製紙原料となるパルプを
調製するパルプ機械と、原料パルプを用いて抄紙する製
紙機械と、これらパルプ機械と製紙機械に蒸気や電力を
供給するユーティリティ設備を有している。パルプ機械
では、木材を粉砕したチップからパルプ成分を取り出す
蒸解装置や、漂白装置が用いられている。蒸解装置の制
御としては、特開平３−２２７４７４号公報に開示され
てものがあり、漂白装置の運転監視装置としては特開平
５−２２９３８６号公報に開示されてものがある。

【０００３】また、製紙機械では、パルプや古紙等を水
中で離解させるパルパ、紙を抄く抄紙機、原紙に塗料を
塗る塗工機、そして製品寸法に仕上げる機械等がある。
抄紙機では、紙の品質である坪量、水分率等が規格値と
一致するように制御するのが肝要なので、プロフィール
制御等が特開平１−２８２３９６号公報等に開示されて
いるものがある。また、同一の抄紙機で各種の銘柄の紙
を製造するので、抄替変更制御や枠替処理として特開平
３−３３２９４号公報等に開示されているものがある。
そして、抄紙機の製造用データと生産管理データとを統
合するものとして、特開平１−１２４６９９号公報等に
開示されてものがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製紙工場における制御装置によれば、蒸解装置や漂白装
置における個別機械の個別制御ループが構成されてお
り、いわば個別制御ループの集合体に過ぎなかった。そ
のため、パルプ機械、製紙機械、ユーティリティ設備等
の工場設備全体の有機的結合が制御段階ではなられてい
ないという課題があった。本発明は上述の課題を解決し
たもので、プロセスの制御に止まらず、収率、原単位の
工場、そして品質やコストに対する市場ニーズまでも反
映させた製紙工場全体の最適化のできる統合制御システ
ム提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１の製紙工場の統合制御システム
は、製紙原料となるパルプを調製するパルプ機械１０
と、原料パルプを用いて抄紙する製紙機械２０と、これ
らパルプ機械と製紙機械に蒸気や電力を供給するユーテ
ィリティ設備３０を有する製紙工場の統合制御システム
であって、前記パルプ機械の操業支援やアドバンス制御
を行うパルプ機械制御部４０と、前記製紙機械の操業支
援やアドバンス制御を行う製紙機械制御部５０と、前記
ユーティリティ設備の操業支援やアドバンス制御を行う
ユーティリティ設備制御部６０とを備え、前記パルプ機
械制御部、製紙機械制御部、並びにユーティリティ設備
制御部の少なくとも二つの制御部間でプラント操業情報
を互いに連携して製紙工場全体の運転を最適化すること
を特徴としている。

【０００６】本発明の請求項１では、パルプ機械制御
部、製紙機械制御部、並びにユーティリティ設備制御部
の少なくとも二つの制御部間でプラント操業情報を互い
に連携して製紙工場全体の運転を最適化しているので、
従来のようにパルプ機械制御部、製紙機械制御部、並び
にユーティリティ設備制御部が個別に制御をする場合に
比較して、収率、原単位の工場、そして品質やコストに
対する市場ニーズまでも反映させた製紙工場全体の最適
化ができる。

【０００７】この場合、請求項２のように、パルプ機械
制御部、製紙機械制御部、並びにユーティリティ設備制
御部の操業支援やアドバンス制御の少なくとも一つは、
プロダクトトラッキングをベースとしたプロセスモデル
とエキスパートシステムの少なくとも一方を用いて、定
常時と非定常時の制御を行う構成とすると、各種プロセ
スに応じた最適化運転が自動的に行える。ここでプロダ
クトトラッキングとは、パルプから製品になるまでのプ
ロセスで流れる経路を言い、生産情報、品質情報、コス
ト情報が含まれる。

【０００８】また、請求項３のように、パルプ機械制御
部、製紙機械制御部、並びにユーティリティ設備制御部
の操業支援やアドバンス制御の少なくとも一つは、プラ
ント運転に関するスタッフ作業の最適化を支援するプラ
ントシュミレータを有する構成とすると、スタッフ作業
が円滑に行える。

【０００９】また、請求項４のように、パルプ機械制御
部、製紙機械制御部、並びにユーティリティ設備制御部
の操業支援やアドバンス制御の少なくとも一つは、プラ
ント全体の省エネルギを得る、安定かつ高効率状態の運
転を行う構成とすると、地球環境への影響も最小限に止
め、環境調和プラントの実現に貢献する。

【００１０】また、請求項５のように、パルプ機械制御
部、製紙機械制御部、並びにユーティリティ設備制御部
の操業支援やアドバンス制御の少なくとも一つは、設備
診断システムと連携してプラント保守作業の最適化を支
援する構成とすると、経験豊富なエンジニアリングとの
協同により、各機械や設備の最適化をフルカバーで実現
する。

【００１１】また、請求項６のように、パルプ機械制御
部並びに製紙機械制御部の操業支援やアドバンス制御の
少なくとも一つは、製紙機械で抄紙される紙の穴・スポ
ット・ストリーク等の欠点を検出する欠点検出器と連携
して製紙工程の最適化を支援する構成とすると、顧客の
高い品質要求に応えることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて、本発明を説明
する。図１は本発明の一実施例を示す構成ブロック図で
ある。図において、パルプ機械１０は製紙原料となるパ
ルプを調製する。製紙機械２０は原料パルプを用いて抄
紙する。ユーティリティ設備３０は、パルプ機械１０と
製紙機械２０に蒸気や電力を供給する。パルプ機械制御
部４０はパルプ機械１０の操業支援やアドバンス制御を
行う。製紙機械制御部５０は、製紙機械２０の操業支援
やアドバンス制御を行う。ユーティリティ設備制御部６
０は、ユーティリティ設備３０の操業支援やアドバンス
制御を行う。そして、パルプ機械制御部４０、製紙機械
制御部５０、並びにユーティリティ設備制御部６０のプ
ラント操業情報は、互いに連携して製紙工場全体の運転
を最適化する為に用いられる。以下、各構成要素を具体
的に説明する。

【００１３】図２はクラフトパルプ製造に係るパルプ機
械１０の一例を示す配置図である。パルプ機械１０は、
木材チップが置かれる原料ヤード１１、木材チップを貯
蔵・排出するチップサイロ１２、チップからパルプを抽
出する蒸解釜（ダイジェスタ）１３、原料を洗浄する洗
浄装置１４、過酸化水素による機械パルプの漂白を行う
漂白装置１５、洗浄後の異物除去を行うスクリーン装置
１６を有している。尚、ここでは、クラフトパルプ蒸解
装置を示しているが、亜硫酸パルプ蒸解装置やメカニカ
ルパルプ製造装置、古紙パルプ製造装置であっても差し
支えない。

【００１４】図３は製紙機械２０の一例を示す配置図で
ある。製紙機械２０は、パルプを水中で離解させるパル
パ、木材繊維を水に膨潤、柔軟にしてフィブリル化が行
われやすくするため、パルプを叩解を行うリファイナ、
原料からほこり、異物を除去するスクリーン等の、抄紙
機に原料を送る調成工程を有しており、製品となる紙の
基本的な品質を決定する。

【００１５】抄紙機は、抄紙機幅方向と流れ方向の全般
にわたり、安定した状態で原料を噴霧させるストックイ
ンレット２１と、スライスにより噴射された原料より脱
水せさ紙層形成を行うワイヤパート２２と、湿紙の組織
を緻密にして両面性を是正し、紙質の向上を図るプレス
パート２３と、湿紙を幅方向と流れ方向に対し均一に乾
燥させ、製品の要求する水分を出来るだけ正確に付加さ
せるドライヤパート２４と、製品の最終的な品質を決定
するカレンダパート２５を有している。白水ピット２６
は、ワイヤパート２２で搾り取られた白水を回収して、
ストックインレット２１に戻す。リールパート２７は、
カレンダパート２５で製造された紙を巻取る。

【００１６】坪量・水分率計２８は、紙の単位面積当た
りの重量や水分率等の品質を測定するもので、制御装置
によってスライスの開閉度を操作して坪量を均一にした
り、あるいはドライヤパート２４の蒸気供給量の制御を
行う。ここでは、坪量・水分率計２８を二台設けている
のは、ドライヤパート２４で紙にインクが滲むのを防止
するサイズ剤を付加するサイズプレスに対処するためで
ある。サイズプレスの前後での坪量・水分率を測定する
ことで、サイズ剤の付加量を測定できる。欠点検出器２
９は、ＣＣＤ等から画像情報を取り込む外観検査装置
で、紙の穴・スポット・ストリーク等の欠点を検出す
る。

【００１７】図４は仕上げ機械の説明図である。カッタ
ー３１は、リールを所定幅の小巻に裁断する。小巻置場
３２は、小巻を一時貯蔵する場所で、方向転換機３３を
介して目視検査ヤード３４に送られ、検査員の検査に合
格した製品は倉庫３５に送られて出荷を待つ・

【００１８】図５はユーティリティ設備３０の説明図で
ある。ユーティリティ設備３０では、電力・薬品を生成
する回収ボイラ３６や蒸気生成装置が設けられると共
に、燃料タンクや排ガス浄化設備等が設けられている。
燃料は、主に脱リグニン液が使用され、その後の薬品回
収装置３８やキルン３７によって薬品が回収される。

【００１９】図６は、製紙工場内の計装設備の説明図で
ある。中央操作室７１では、抄紙機制御装置を始めと
し、パルプ機械制御部４０、製紙機械制御部５０、並び
にユーティリティ設備制御部６０のプラント操業情報を
一括して監視している。オペレータの運転監視用にはオ
ペレータズ・ステーションＯＰＳが設けられ、各機械や
設備に設けられる温度計や圧力計等の検出端や操作端の
信号授受には現場制御ステーションＦＣＳが設けられて
いる。オペレータズ・ステーションＯＰＳと現場制御ス
テーションＦＣＳの間は、通信バスで接続されている。
現場制御ステーションＦＣＳには、坪量・水分率計２８
が接続されると共に、リモート入出力信号ＲＩＯ用の機
器も接続されている。

【００２０】リール前７２では、欠点検出器２９がパソ
コンＰＣを介して工場内通信回線網ＬＡＮと接続されて
いる。ワインダー７３では、プログラマブル・コントロ
ーラＰＬＣが制御するスリッターやワインダドライブの
運転状態がパソコンＰＣを介して工場内通信回線網ＬＡ
Ｎと接続されている。搬送７４では、ＰＬＣが制御する
印刷装置ＩＪＰやコンベア制御装置の運転状態がパソコ
ンＰＣを介して工場内通信回線網ＬＡＮと接続されてい
る。仕上げ室７５では、仕上げ機械の作動状態を監視す
るためのパソコンＰＣが工場内通信回線網ＬＡＮと接続
されている。

【００２１】巻取り包装機７６では、ＰＬＣが制御する
包装機やラベラーの運転状態がパソコンＰＣを介して工
場内通信回線網ＬＡＮと接続されている。カッター７７
では、ＰＬＣが制御するカッタードライブやラベラーの
運転状態がパソコンＰＣを介して工場内通信回線網ＬＡ
Ｎと接続されている。マシン管理サーバー室７８では、
工場内通信回線網ＬＡＮを介してパルプ機械１０、製紙
機械２０、並びにユーティリティ設備３０の各機械・設
備の稼働状態を監視しており、操業履歴と設備診断シス
テムとの連携をとることで、設備に異常が発生する前に
予防保全の対策をとったり、或いは点検保守作業を遠隔
で行ったりしている。

【００２２】工場長室７９では、工場内通信回線網ＬＡ
Ｎを介して製品の出荷状況や原材料の入庫状況を把握
し、併せて損益計算に必要な各種の財務データを作成し
ている。製造部スタッフルーム８０では、工場内通信回
線網ＬＡＮを介して製品の出荷状況や原材料の入庫状況
を把握し、紙が安定して顧客に供給できるような安定操
業を可能にしている。製造部スタッフルーム８０ではプ
ラントシュミレータも設置されて、スタッフ作業の最適
化が行われる。プラントシュミレータでは、オペレータ
トレーニングから投資回収デシジョンサポートまで、プ
ラント運転に関するスタッフ作業を強力にサポートして
いる。

【００２３】図７は、パルプ機械制御部４０の操業支援
やアドバンス制御の説明図である。蒸解工程４１では、
材種変更、生産量変更、カッパナンバー最適化、Ｈファ
クタ演算等の蒸解釜１３の運転最適化に役立つ操業支援
を行う。また、チップフィード制御、蒸解温度制御、白
液添加率制御、ブロー濃度／流量制御、ＤＦ制御、デフ
ューザシーケンス等の蒸解釜１３の運転最適化に役立つ
アドバンス制御も顧客の要望や設備の状態に応じて用意
する。尚、操業支援やアドバンス制御は、プロダクトト
ラッキングをベースとしたプロセスモデルとエキスパー
トシステムにより、定常時はもとより非定常時の制御ま
でカバーさせるとよい。

【００２４】晒工程４２では、生産管理、晒シーケンス
制御、脱リグニン最適化、酸素晒最適化等の漂白装置１
５の運転最適化に役立つ操業支援を行う。また、酸素添
加率制御、塩素−二酸化塩素比率制御、白色度制御、残
塩制御、デフューザシーケンス等の漂白装置１５の運転
最適化に役立つアドバンス制御も顧客の要望や設備の状
態に応じて用意する。

【００２５】エバポレータ工程４３は、蒸解釜１３で繊
維分を分離したリグニンを含有する黒液を蒸発・濃縮し
て、リグニン等の可燃成分を回収する。ヒートバランス
演算、エバポレータ洗浄最適化等の真空蒸発缶の運転最
適化に役立つ操業支援を行う。また、エバポレータレベ
ル制御、黒液濃度制御、エバポレータ洗浄シーケンス等
の真空蒸発缶の運転最適化に役立つアドバンス制御も顧
客の要望や設備の状態に応じて用意する。

【００２６】苛性化・キルン工程４４は、緑浮きを苛性
化して白液を生成する工程と、石灰泥を焼いて石灰を再
生するキルン工程である。キルンファジー制御等のキル
ンの運転最適化に役立つ操業支援を行う。また、苛性化
率制御、焼成率制御、スラッジ制御、キルン燃焼制御等
の苛性化・キルン工程運転最適化に役立つアドバンス制
御も顧客の要望や設備の状態に応じて用意する。

【００２７】図８は、製紙機械制御部５０の操業支援や
アドバンス制御の説明図である。調成工程５１では、生
産管理、銘柄管理、自動立上げ／下げ制御等の調成工程
の運転最適化に役立つ操業支援を行う。また、パルパー
仕込制御、パルプ配合制御、ブローク配合制御、薬品添
加制御、フリーネス制御、パルプ濃度制御等の調成工程
の運転最適化に役立つアドバンス制御も顧客の要望や設
備の状態に応じて用意する。

【００２８】製紙工程５２では、生産管理、銘柄管理、
自動抄上げ／抄止め制御等の調成工程の運転最適化に役
立つ操業支援を行う。また、トータルヘッド制御、スト
ックフィード制御、白水回収制御等の製紙工程の運転最
適化に役立つアドバンス制御も顧客の要望や設備の状態
に応じて用意する。

【００２９】仕上工程５３では、生産管理、操業計画、
ワインダ生産管理、カッター生産管理、搬送トラッキン
グ、用具管理、在庫管理、ＱＣＳ通信、欠点検出器通
信、印刷機ＩＪＰ通信等の仕上工程の運転最適化に役立
つ操業支援を行う。また、巻長制御、ワインダテンショ
ン制御、ワインダ速度制御、欠点位置自動停止制御、搬
送制御等の仕上工程の最適化に役立つアドバンス制御も
顧客の要望や設備の状態に応じて用意する。これによ
り、各種情報の自動作成や、効率化・省力化・品質の安
定化を実現するシステムを提供している。具体的には、
仕上工程の部分的な装置の提供から、ラインアレンジま
で顧客の幅広いニーズに応えている。

【００３０】図９は、ユーティリティ設備制御部６０の
操業支援やアドバンス制御の説明図である。回収ボイラ
ー・電力工程６１では、負荷分散最適化、ボイラー効率
演算、発電スケジュール、黒液燃焼最適化、チャーベッ
ト温度／レベル制御等のユーティリティ設備３０の運転
最適化に役立つ操業支援を行う。また、スートブローシ
ーケンス、ブラックアウト監視、排気ガス回収、スメル
ト回収、電力デマンド制御等のユーティリティ設備３０
の運転最適化に役立つアドバンス制御も顧客の要望や設
備の状態に応じて用意する。ユーティリティ設備３０で
は、高効率の連続運転を常に維持することが肝要であ
り、これによりプラントトータルの省エネルギー効果を
得ると共に、環境への影響も最小限に止め、環境調和プ
ラントの実現に貢献している。

【００３１】なお、上記実施例においては、パルプ機械
制御部４０、製紙機械制御部５０、並びにユーティリテ
ィ設備制御部６０のプラント操業情報を通信バスは工場
内通信回線網ＬＡＮを用いて有機的に連携する場合を示
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、これ
ら二つの制御部間でプラント操業情報を有機的に連携さ
せてもよい。更に、上位の経営管理用計算機と連携をと
って操業情報を経営情報と有機的に連携をとってもよ
く、また設備管理用計算機と連携をとって操業情報を設
備情報と有機的に連携をとってもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
パルプ機械制御部、製紙機械制御部、並びにユーティリ
ティ設備制御部の少なくとも二つの制御部間でプラント
操業情報を互いに連携して製紙工場全体の運転を最適化
しているので、従来のようにパルプ機械制御部、製紙機
械制御部、並びにユーティリティ設備制御部が個別に制
御をする場合に比較して、収率、原単位の工場、そして
品質やコストに対する市場ニーズまでも反映させた製紙
工場全体の最適化ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】クラフトパルプ製造に係るパルプ機械１０の一
例を示す配置図である。

【図３】製紙機械２０の一例を示す配置図である。

【図４】仕上げ機械の説明図である。

【図５】ユーティリティ設備３０の説明図である。

【図６】製紙工場内の計装設備の説明図である。

【図７】パルプ機械制御部４０の操業支援やアドバンス
制御の説明図である。

【図８】製紙機械制御部５０の操業支援やアドバンス制
御の説明図である。

【図９】ユーティリティ設備制御部６０の操業支援やア
ドバンス制御の説明図である。

【符号の説明】

１０パルプ機械２０製紙機械３０ユーティリティ設備４０パルプ機械制御部５０製紙機械制御部６０ユーティリティ設備制御部

フロントページの続き (72)発明者三石甲子夫東京都武蔵野市中町２丁目９番32号横河電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製紙原料となるパルプを調製するパルプ機
械（１０）と、原料パルプを用いて抄紙する製紙機械
（２０）と、これらパルプ機械と製紙機械に蒸気や電力
を供給するユーティリティ設備（３０）を有する製紙工
場の統合制御システムであって、前記パルプ機械の操業支援やアドバンス制御を行うパル
プ機械制御部（４０）と、前記製紙機械の操業支援やアドバンス制御を行う製紙機
械制御部（５０）と、前記ユーティリティ設備の操業支援やアドバンス制御を
行うユーティリティ設備制御部（６０）と、を備え、前記パルプ機械制御部、製紙機械制御部、並び
にユーティリティ設備制御部の少なくとも二つの制御部
間でプラント操業情報を互いに連携して製紙工場全体の
運転を最適化することを特徴とする製紙工場の統合制御
システム。
【請求項２】前記パルプ機械制御部、製紙機械制御部、
並びにユーティリティ設備制御部の操業支援やアドバン
ス制御の少なくとも一つは、プロダクトトラッキングを
ベースとしたプロセスモデルとエキスパートシステムの
少なくとも一方を用いて、定常時と非定常時の制御を行
うことを特徴とする請求項１記載の製紙工場の統合制御
システム。
【請求項３】前記パルプ機械制御部、製紙機械制御部、
並びにユーティリティ設備制御部の操業支援やアドバン
ス制御の少なくとも一つは、プラント運転に関するスタ
ッフ作業の最適化を支援するプラントシュミレータを有
することを特徴とする請求項１記載の製紙工場の統合制
御システム。
【請求項４】前記パルプ機械制御部、製紙機械制御部、
並びにユーティリティ設備制御部の操業支援やアドバン
ス制御の少なくとも一つは、プラント全体の省エネルギ
を得る、安定かつ高効率状態の運転を行うことを特徴と
する請求項１記載の製紙工場の統合制御システム。
【請求項５】前記パルプ機械制御部、製紙機械制御部、
並びにユーティリティ設備制御部の操業支援やアドバン
ス制御の少なくとも一つは、設備診断システムと連携し
てプラント保守作業の最適化を支援することを特徴とす
る請求項１記載の製紙工場の統合制御システム。
【請求項６】前記パルプ機械制御部並びに製紙機械制御
部の操業支援やアドバンス制御の少なくとも一つは、製
紙機械で抄紙される紙の穴・スポット・ストリーク等の
欠点を検出する欠点検出器と連携して製紙工程の最適化
を支援することを特徴とする請求項１記載の製紙工場の
統合制御システム。