一、背景分析：
国内造纸行业生产工艺和装备水平仍然与世界先进水平有很大差距，体现在能耗、物耗，效率和产品质量等方面，需要大力依靠科技进步，不断进行技术更新与技术改造。造纸生产自控的发展方向正由过去集中在电气传动方面，扩大到打浆控制、配浆控制、上浆流送控制、热泵控制、水分定量检测等方面，朝着整厂集中控制的方向发展。
华泰集团40万吨新闻纸生产线是全球规模最大、技术最先进的新闻纸生产线，主要利用废纸浆和漂白木浆生产高档新闻纸,工序多，工艺复杂，生产控制技术要求高，非常需要采用整厂集中控制系统进行控制生产和管理。公司为达到“严格执行工艺标准，提高产品质量，保证企业长远发展”的目的，决定利用高科技技术，采用先进的计算机整厂集成控制系统对整个高档新闻纸制浆造纸生产过程全面控制管理。该自控系统的增上有利于实现“突出技术创新和科技进步，重视发展高新技术产业和用高新技术及先进适用技术改造提升传统产业”，“重视资源节约
二、系统描述
根据生产过程对工艺的严格执行要求与技术先进和开放性、可靠性、经济性控制设计三原则，该系统全部采用先进的智能型测量仪表对现场进行数据采集，以提高所取数据的准确性、可靠性。采样来的数据被送到现场组件，然后对电气输入输出信号，进行适当地转换，使得通过现场总线能与现场设备通讯。转换后的数据经冗余的控制处理机后，可按组态好的控制方案对过程进行控制，以实现连续控制、顺序控制等功能，完成数据采集、检测、报警和传递信息功能，且在显示器上显示，最后由操作员通过操作站处理机，监控生产整个流程，在流程图上进行操作，经过串级、比值调节后，送出的控制信号可送达现场通过各种调节执行器调控参数，控制生产，使得工艺参数符合设计要求，产品质量达到99%以上。
系统从上至下设计为三层网络结构：过程控制级、自动化级和现场控制级。
1、过程控制级：本级由工业控制计算机组成。系统使用SIMATIC PCS7软件，操作系统用 WindOWS NT 4.0，采用 WinCC作为监控软件。通过过程控制网络，接受中心PLC的生产数据。实时显示工艺流程控制点的过程参数，监控整机运行状况，发现异常事件，作出提示、报警及处理命令，调阅与修改控制参数，远程切换工作状态，故障诊断及报表打印，保存生产报表及报警信息。过程控制计算机可联入厂级经营管理网络，向经营管理网络传送各类生产数据及接受各类生产任务。
2、现场控制级：由SIEMENS S7型PLC与显示终端及若干变频控制器、智能过程控制仪、张力传感器、湿度传感器、压力传感器、光电传感器及变送器等组成。该层次功能强大、使用方便。PLC、智能过程控制器等根据设备现场的布局，采用分布式布局，就地实时响应生产过程事件，使生产过程控制局部化、模块化，提高了系统的性能，使风险系数降低，而且又有利于系统的扩展与维护。现场操作与显示终端(PWS）以动态图形(X-Y图形）实时显示生产数据，现场操作人员可通过触摸屏操作现场设备。智能过程控制器等分别完成对诸如压力、温度等参数的自动控制。对诸如压力、温度等参数的自动控制。通过现场控制网络、联接中心控制PLC、交换各种实时信息。
3、自动化控制级（中心控制级）:由SIEMENS大型PLCS7组成，运用PROFIBUS通讯协议构成先进的L2-DP现场总线网络。作为整机的中心控制单元，控制主传动点的运行状态，根据工艺要求完成各现场PLC所组成的子系统之间的协调控制。接收实时信息，传输各种生产数据，执行生产管理级计算机的指令，判断并处理整机运行事件等。还可以通过生产管理网络联接生产管理级计算机传输各种生产数据。执行生产管理级计算机的指令，判断并处理整机运行事件。
三、厂商服务提供
本套自动化系统由上海西门子工业自动化有限公司(简称SIAS)设计开发。基于西门子全集成自动化(TIA)家族中的SIMATIC S7/S5系列可编程序控制器、PCS7过程控制系统、基于PC的控制系统、WinCC人机界面产品、工业以太网、Profibus现场总线技术、过程仪表、工业变频、低压配电系统等这些产品和系统平台，该公司提供从产品到完整解决方案的灵活多样的服务。工程
四、应用实效：
该系统总投资3860万元，年综合创效达2000多万元。该系统对生产工艺参数的检测精度、控制精度能够达到0.1%。自从使用了这套自动化系统后，一等品率能达到99%以上，劳动生产率提高五至七个百分点，车间的综合管理水平产生了质的飞跃，充分地保证了产品的高档次、高附加值，“华泰新闻纸”也因此被广大用户当作高档新闻纸的代名词，倍受客户青睐。
近年来，通过加强信息化建设，以信息化带动工业化，华泰集团克服了许多手工管理随意性强、计划性差的难题，改变了粗犷的、经验型的经验管理模式，实现了全公司资源的优化配置，提升了企业的现代化管理水平，加速了企业与国际化接轨的步伐，促进了企业的迅猛发展。2005年，华泰集团总资产已达106亿元，年生产机制纸能力120万吨，居全省第一位，全国第二位，新闻纸产量达80万吨，占全国市场
五、特点及功能
1、系统的特点
（1）控制系统的设计，规格，结构，试验等满足下述标准最新版本：
ISA 标准，ISO 标准，IEC 标准，ANSI 标准，NEMA 标准
（2）制浆车间和造纸车间是两个生产单元，生产线的设备分别布置在各自的厂房内。 DCS 系统应能通过总线把二个车间的控制设备相连接。
（3）DCS 系统应有自诊断功能，模件的故障位置检查能，总线数据传送失败的检查功能，软硬件故障的检查功能，以及其它必需的自诊断功能。DCS有专门的故障诊断画面以进行故障排除。
（4）一个模件故障应不会引起整个系统的故障。
（5）短期电源中断后，系统能保持其全部功能。在长期电源中断时，系统仍应能关闭到预先规定的安全状态，并保持其最后的整定值，参数整定值以及组态等，电源恢复后，系统能在约30秒内自动启动， 并使其处于操作人员预先规定的、合理的状态。 系统的内存插件有电池支持，在断电几小时后系统可通过简单的操作，能使系统重新启动，并使其参数值为断电前预设值 。
（6）系统设置安全系统，能在整个系统范围中检查有关用户的进入用户名和密码。制浆车间与造纸车间之间可共享显示画面，但不能相互间进行操作。
（7）在系统运行时，任何站的任何模件都能带电拔插而不会中断系统、也不会损坏模件。
（8）控制总线为冗余设置。
（9）造纸车间两控制室内的操作员站之间应能进行通讯并实现需要的显示和控制功能。同一个控制室内的操作员站应互为备用。
2、系统功能
（1）画面操作：动态过程画面和组画面，用动态过程画面对生产过程进行监视和操作。动态过程画面上的开关阀和电动机，采用不同的颜色表示其不同的状态。液位采用图形和数值表示。对一般电动机，其三个 运行状态（ 运行、停止、故障 ），用三种不同的颜色进行显示。动态过程画面上有测量、控制、控制开关等标准回路画面，用以设定参数和控制就地设备。设定参数、设定参数给定值、改变控制参数、设定报警极限、对报警进行组合等，能方便的在操作员终端上进行。对程控、组控制和类似的控制系统，有画面以显示其动作、 步骤、进程、连锁条件和启动条件的情况以及其它所需的信息。
（2）趋向：所有参数值能储存供趋向显示之用，供操作工选择以生成趋向显示。操作工能调出单独的或成组的动态趋向图。操作工能确定在趋向显示中包括的参数。操作工可改变趋向的时间坐标。每个操作员终端应备有控制回路调整画面，操作工可使用趋向图对控制回路进行修整和整定。控制回路调整画面中。包括适用于控制回路的整定、时间坐标恰当的趋向图；其中包括测量参数、给定值、输出等。操作工可通过该画面改变 PID参数和其它 必需的数据。存储器容量，系统能够储存15天的60％的模拟量 I/O的趋向数据。系统具备对所有模拟量和开关量的输入输出、给定值和计算值7天的趋向数值的在线储存器容量和检索能力。 在线的趋向数据存储不能使用软盘或光盘。系统能在线扩展或压缩正在显示的趋向曲线的时间
（3）历史数据：历史数据可进行实时过程数据搜集并进行储存，供各种用途使用，如数据报表打印、趋向显示、数据档案及开放的数据输出。可设置数据搜集和存储的速率、保持的时间间隔和采集的选项 （平均值、 最小值、和瞬时值）并能在线修改。
（4）报警：在有关动态流程图画面上，处于报警状态的工艺参数，采用不 同于正常值时的颜色，进行显示。同一个工段中的操作员终端上的所有画面，有报警条区以显示该工段正在进行的报警。所有操作员终端上，都有相应工段的报警汇总画面，按报警发生的时间顺序列出该工段的所有报警，并显示报警开始和终了时间和确认的情况。报警功能包括－区分DCS系统报警和生产过程报警－当不需报警时，可将报警屏蔽（如开车和停车时）－可按报警发生的时间顺序安排报警－优先等级的设置。
（5）报表和数据表：数据汇总能用于查看系统的数据库状态，并能对所有的点按照确定的要求列表。对数据表和电子表格形式的报表，能按时间原则或事件原则安排其打印。网上的任一台打印机都能打印这些数据表和报表，操作员可以指 定一台打印机做为所有数据表和报表的备用打印机。
（6）操作员站：操作员站用
（7）过程站：DCS过程站用于执行生产过程控制所需的功能，包括过程连续控制、电动机控制、远方阀门控制、连锁、组控制、顺序控制和其它控制等。过程站也具备计算功能、简单的高级控制功能、自调控制功能等。过程站有通信总线与操作站连接。回路的扫描周期应可变和可选择，所有的回路能整定的最小扫描时间为20毫秒。CPU 至少为32位； 。模拟量输出和引自没有电源的变送器（二线制）的模拟量输入，其电源分别由AO或AI卡提供。按回路在卡上装设有熔断器或其它过电压、过电流和短路保护以及故障指示。DI模拟量输出的带负载能力至少为700 和 DO由 DCS 的信号电源供电。220VAC的DI/DO采用继电器隔离，所有继电器按控制室集中布置。与其他系统联锁的通过硬线连接的DO信号采用干触点信号。
（8）数据传输系统：信号的交换与总线的结构无关，并能通过编程没有限制的用于各系统部件。总线系统有检查系统进行连续监视。备有故障指示系统的数据传输单元，总线系统的事件分辨率不得超过 10 ms。连接到总线系统的各个系统部件和其连接的任一个站的故障，不会影响其它站之间的信号传输。当任一个站连接或脱离总线系统时，也不会影响其它站之间的信号传输。总线的结构，使总线系统及其外围系统的扩展，能在工厂各部分不停止运行的情况下进行。
（9）工程师站：功能包括应用软件的组态和备份的功能。工程师站应能用以完成以下任务：进行系统的组态，编制过程站和其它站的应用程序。在试运行和开车时对系统进行修改和最终调整等。在DCS正常运行时，对系统进行修改和调整等。开车后进行系统的维护。用户自编程序的装入。软件备份。组态程序的备份和下装。过程站参数数据的储存。操作命令的备份储存。档案功能，自诊断功能。
（10）组态：DCS 的组态功能包括：－实时数据库的生成－历史数据库的生成－连续测量、控制系统的生成－离散控制系统的生成－有关功能的生成－画面的生成－报表的生成测量和控制系统的组态方法，包括采用软件模块的图形组态、组态语言的组态等。组态方法符合IEEE的规定或其它国际上通用方法。编制好的应用程序能在机上进行检查、调试。
