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湖南嘉普云自动化设备有限公司
面临挑战
在激烈竞争的造纸行业，企业为了降低成本和获得更多利润，必须要进行规模化的、连续的生产。随着造纸机械工艺的不断改进，纸机向宽幅、高速化方向发展已成为趋势，因此，对纸机传动系统的性能也提出了更高的要求。传动控制系统性能的好坏是决定一台造纸机能否高效率、高质量进行连续生产的前提。传动控制系统要求在运行期间保持速度恒定、负荷均衡，以保证纸张品质的*。除了对于系统稳定性好和可靠性高的要求之外，对于大型纸机来说，在发生故障时供货商的及时响应、日常维护简单、维护成本低、备件充分等，也显得非常重要。一家优秀的供应商不仅仅是提供先进的技术和产品，更是需要想客户之所需，而西门子凭借其在造纸行业众多大型项目的经验积累，能够为中国客户量身定制基于全生命周期的纸机电气传动控制系统的全集成解决方案，这也是西门子能在强大的竞争对手中脱颖而出，获得APP认可的原因。
西门子传动解决方案
西门子将为宁波亚洲浆纸业4号纸机和两台复卷机提供包括214台电机、220个逆变器、整流单元、整理回馈单元、自动化控制站以及变压器等产品，采用基于SIMATIC S7-400 PLC的PCS 7过程控制系统和SIPAPER传动系统的全集成传动解决方案，并将负责所供设备的安装指导和调试。
传动系统
造纸机传动控制是一个控制点多、结构非常庞大的系统。需要控制的部件包括饰面辊、真空伏辊、驱网辊、导网辊、真空反压辊、光压辊、烘缸、卷纸机、匀浆辊、唇板、损纸搅拌器、张紧器、冲水管、输油泵、刮刀和副臂等。由于造纸机生产过程是由网部、压榨部、干燥部、压光部、卷纸部等连续复杂过程组成的多变量、多参数系统，影响传动系统的因素很多，例如张力、速度、电流、电压等，还需考虑负载的不确定性，多电机间性能的不匹配，多电机之间存在藕合等情况。因此，造纸机的传动控制要求系统能够实现速度链控制和负荷分配控制。例如网部真空伏辊、驱动辊、*导网辊和光压上、下辊这两组之间要求速度同步的同时要求负载均衡，否则会影响正常抄纸。当负荷不能均匀分布时，有可能撕坏毛布或造成断纸，所以在这个传动组合中的各自传动点之间实施负荷分配自动控制功能。
现代化的生产需要以较低的成本输出更大的生产率，西门子的新一代高性能驱动产品SINAMIC S S120变频器可以帮助企业实现目标。它易于组态，有助于缩短项目完工时间；出色的动态响应和精度允许大生产率的更高循环速率。同时，S120是集V/F控制、 矢量控制、伺服控制为一体的多轴驱动器，具有模块化的设计。所有 SINAMICS S120 部件（包括电机和编码器）均通过一个被称为 DRIVE-CLiQ 的串行连接接口进行相互连接。采用标准化电缆和连接器，降低了不同部件的种类，并削减了库存成本。与其他同类产品相比，S120变频器具有如下优势：
? 采用新一代的传动技术，功能更强大，更高效节能；
? 结构紧凑，大大减小了电柜数量，减少了成本；
? 标准化设计，模块化设计，更易于替换和维护；
? 计算机辅助设计并优化的的柜内散热布置；
? 同级产品小噪音，低发热量，降低空调设计投入；
? 传动精度高、响应速度快，保证纸幅平稳运行。
传动系统图
控制系统
纸机控制系统采用基于SIMATIC S7-400 PLC的PCS 7过程控制系统，配以具有*的处理速度、强大的通讯性能和的CPU资源裕量的SIMATIC S7-400作为中央控制单元。利用PROFIBUS-DP现场总线协议通信格式实现PLC与变频器的通信功能，提高系统抗干扰的能力并减少接线；采用稳定可靠、带有PROFIBUS-DP接口的OP277操作屏进行现场操作，可以直接接入DP网络中。
SIPAPER传动解决方案
为满足造纸行业对于可用性高、能源效率高、操作和维护简便以及投资安全保障的要求，西门子为客户量身定制了SIPAPER传动解决方案。它采用了针对系统摄动优化的能源效率系统设计，减少不必要的能源消耗。在纸机高速运转时需要避免纸张断裂，SIPAPER方案通过优化级联控制和加速受控的起动技术，可以有效减少断纸的发生，提高产能。由于采用统一的传动系统、电源和处理电路技术，有助于减少生产关停情况。
SIPAPER传动系统解决方案是基于模块化和服务友好的图形用户界面软件架构。它能与西门子的其他自动化解决方案——SIPAPER CIS DCS（分布式控制系统）、SIPAPER CIS的QCS（质量控制系统）和SIPAPER CIS电源系统（能源供应），实现*融合。所有驱动器的功能都具有可扩展性，为日后的修改和扩展提供便捷。具有强大的在线帮助功能，为工程系统、操作和监控系统提供有力的支持。SIPAPER传动解决方案软件标准，包括设定值级联、负荷分配调节器、纸幅自动接头、端部张紧、波动很小。
项目总结
作为制浆与造纸业解决方案、系统、产品和服务的全球提供商，西门子通过全面优化的产品组合及符合成本效益的解决方案，为造纸业客户带来成功。独有的全集成自动化理念，使得西门子能为客户提供造纸厂生产全周期的解决方案。西门子制浆造纸部中国团队基于对客户的深入沟通和了解，为其提供定制化的产品和服务，为客户提高产能、降低能耗和维护成本提供了强大的支持。对于客户棘手的维护难问题，西门子提供了故障及时响应服务，并提供备件共享，在*时间提供故障分析报告，尽大努力缩短延误工期。正是基于先进技术理念和对本地化服务的重视，西门子与客户建立了良好的长期合作关系。
如何快速响应市场变化的需求，如何早于竞争对手将新产品推向市场，如何增加工厂的灵活性和透明度，如何节约成本、降低能耗，一直以来，都是企业孜孜不倦追求的目标。这些任务看似艰巨，但并非是不能够完成。简而言之，这些目标都可以通过西门子产品、解决方案、服务及我们在各行业的专业技术来实现。“工欲善其事，必先利其器”，西门子产品毫无疑问是工业用户的优秀选择。在抚顺石化“千万吨炼油，百万吨乙烯”项目中，西门子以其DCS/SIS的一体化无缝集成解决方案和性能优良的自动化仪表为项目的顺利运行提供了坚实的基础。
“千万吨炼油，百万吨乙烯”项目
"千万吨炼油，百万吨乙烯”项目是一个特大型炼油化工一体化项目，项目集中原油加工、炼油结构调整技术改造工程、100万吨/年乙烯技术改造工程、热电厂“以大代小”扩能改造工程及配套项目、石油一厂新区和化塑厂搬迁工程，是分别立项又相互联系的炼油和化工综合项目。该项目生产流程长、工艺复杂，又有大量易燃、易爆危险装置，安全要求*，对肩负全厂生产重任的控制系统的性能也提出了更高的要求。控制系统和仪表不仅要采用新的技术、确保安全可靠，而且需要满足石油化工特殊工艺过程的技术要求，除基本的过程控制和检测外，还要建立全厂实时数据库，为厂级计算机信息管理和生产调度建立基础。
过程控制与安全控制的融合
面对项目提出的巨大挑战，西门子利用自己在自动化领域的优势，依靠具有丰富经验的团队，为抚顺石化的炼化和化工项目提供了节能降耗、灵活耐用，便捷高效的自动化系统和仪表。在控制系统方面，抚顺石化采用西门子SIMATIC PCS 7作为全厂DCS系统，并与S7-400FH系统联合使用，构成DCS/SIS的一体化无缝集成解决方案。
为了确保生产装置的人员和设备安全、保证装置在事故情况下的安全联锁和紧急停车，避免灾难性事故的发生，项目采用SIS系统对重要装置进行保护，并与DCS系统一体化集成。西门子的SIS系统选用具有冗余容错性的SIMATIC S7-400FH控制器，内置完全冗余设计及自诊断功能，能对内部及外部的故障进行快速而有效的诊断，通过不同的模块冗余（FMR）方式，对现场仪表和执行装置进行单模块、双模块和三重化模块配置，完成IEC61511安全规范规定中的安全仪表功能。这样SIMATIC PCS 7与S7-400FH系统将基本过程控制系统与安全仪表系统完全整合在一起，这样既可以减少投资，又可简化系统设计、开发与维护工作，且能更好地满足国际安全标准规定的等级要求。
上位机系统采用客户机/服务器结构，其中客户机用于对现场控制设备的监视和操作，服务器可完成生产过程的数据记录与归档。操作员站、工程师站和自动化系统站与控制系统之间采用西门子SIMATIC NET冗余光纤环网作为通讯网络，通信速率高达1Gbps，有效保证了海量数据高速传输的需求，在环型网络的某一个节点出现故障时，环形网络会在0.3秒内重建通讯通道。
西门子公司提供的高可靠性并且灵活易用的控制系统已经帮助抚顺石化的常减压蒸馏、延迟焦化等装置陆续投入生产，产品收率、质量均达到设计值，确保工厂可靠、稳定运行。
过程仪表遍布生产流程
控制系统犹如工厂中的“神经中枢”，管理着生产过程中的每一个环节。而过程中配备的每一个自动化过程仪表，担负着数据采集等工作。自动化过程仪表遍布在生产过程中，就好比是生产过程中的“手足”。自动化过程仪表的性能优劣对生产过程具有决定性的影响。好的过程仪表，将为企业带来更多的收获与惊喜。
项目总共使用了SIPART PS2智能电气阀门定位器4000台，此外还使用了全集成过程仪表，包括温度变送器模块SITRANS TH300，雷达物位计SITRANS LR460，音叉物位开关SITRANS LVS200和音叉液位开关SITRANS LVL200，超声波流量计SITRANS FUS。这些过程仪表在变温控温、流量监测、过程控制中扮演者不可替代的角色，为企业节约了成本，降低了能耗，实现了项目运行轻松无忧。
以自动化过程仪表中广泛使用的阀门定位器为例。在“千万吨炼油，百万吨乙烯”项目中，使用的阀门有数千个，而每一个阀门都要安装与之配套的阀门定位器。由于阀门定位器以仪表空气为动力源，在使用过程中消耗大量的仪表空气。数千阀门定位器的仪表空气消耗对于企业来说是一笔不小的开支。因此，抚顺石化方面希望使用的阀门定位器，在保证设备运行稳定、可靠的同时，具有良好的节能减排的性能，大限度的节约成本。
作为在智能阀门定位器市场占有主导地位的自动化过程仪表供应商，西门子的SIPART PS2智能电气阀门定位器正是为实现该目的，量身定做的自动化过程仪表。
SIPART PS2阀门定位器是由西门子公司开发研制的智能阀门定位器，在节能方面具有良好的口碑。SIPART PS2阀门定位器与传统的电气阀门定位器相比，是一款可以实现节能减排的自动化过程仪表，并且具有性能可靠、操作便捷等优势。传统的阀门定位器采用喷嘴--挡板结构，在稳态时，喷嘴挡板结构中的喷嘴仍然在排气状态，会消耗大量的仪表空气；而西门子SIPART PS2阀门定位器采用压电阀结构，在稳态时，关闭压电阀，其仪表空气的消耗量基本为零。这一技术将使得作为阀门定位器动力源的仪表空气的消耗大大减少，从根本上解决了仪表空气能耗的问题，实现了企业提出的节约成本的目标。
西门子SIPART PS2智能电气阀门定位器可以对阀门进行预防性维护，通过检测阀门各项参数并实时提供数据，通过自动控制系统的处理器进行数据处理后，报告阀门工作状态，工作人员根据处理后的数据可以对阀门工作是否正常做出判断，以实现对阀门的预防性维护，大大减少了不必要的定期维护，为企业节约了人力物力，降低了成本。
根据统计，西门子的SIPART PS2智能电气阀门定位器在仪表空气支出这一项可以为抚顺炼油和化工项目节约400多万元，节能率超过了95%，圆满的解决了抚顺石化的节能问题。
一体化过程控制系统助企业腾飞
随着全球能源成本的不断提升，越来越多的企业把目光投向了自动化控制系统，利用先进的过程集成技术来实现优化管理，降低运营成本。在抚顺石化“千万吨炼油，百万吨乙烯”项目中，一方面，大型项目的高效运行离不开自动化控制系统；另一方面，企业希望通过在集成自动化方面的投入，实现节约项目整体运行成本的目的。在双方的通力打造之下，使得这一联合炼油厂成为世界上采用 SIMATIC PCS 7 作为主自动化系统的大型集成式炼油及乙烯工厂。
西门子以其独有的自动化理念，形成完整解决方案，并且配备以高效稳定、节能降耗的自动化过程仪表，从整体性角度解决用户的系统性问题。可以说通过西门子控制系统，被集成的不仅仅是兼具模块化和扩展性的执行器、传感器和控制器等产品，还包括从工业流程、工程组态到生产线运行的集成，以及企业中所有自动化组件的无缝协同，必将成为企业的优秀选择。
西门子6ES72310HC220XA8
