Da vinci IntelliMap軟件在 特種紙機上的應用

陸 平

(牡丹江恒豐紙業股份有限公司,黑龍江牡丹江,157013)

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·橫向定量控制軟件·

Da vinci IntelliMap軟件在 特種紙機上的應用

陸 平

(牡丹江恒豐紙業股份有限公司,黑龍江牡丹江,157013)

介紹了Da vinci IntelliMap橫向控制優化軟件的技術特點,以及該軟件在牡丹江恒豐紙業股份有限公司特種紙機上的應用情況。詳細總結了Da vinci IntelliMap軟件的各種功能、使用方法和注意事項。

橫向控制；質量控制系統；橫向控制優化

Abstract：CD control; QCS; CD control optimization

牡丹江恒豐紙業股份有限公司是國內五大卷煙紙生產廠家之一,至今已有60多年生產卷煙紙的歷史。先后全套引進了8條國際先進的卷煙配套用紙生產線,其中兩條具有橫向定量控制系統,一條是福伊特公司生產線,年生產能力1.2萬t卷煙紙,橫向定量控制采用36點流漿箱唇板控制。一條是阿里曼德公司生產線,年生產能力2萬t卷煙紙,橫向定量控制采用中央布漿器57個稀釋水閥門控制。眾所周知，質量控制系統(QCS)的橫向控制非常重要，也是紙機生產優質紙的瓶頸。在特種紙生產中,常常因為橫向控制不好導致紙張質量達不到工藝要求,造成產品合格率的下降。在采用霍尼韋爾公司Da vinci IntelliMap軟件對橫向定量(也可控制橫向水分)控制系統進行優化后,有效地解決了這個生產瓶頸,從而提高了產品合格率。

橫向定量優化工作一般在開機調試的時候或是定期由專責工程師進行優化調試。如果優化調試不成功則會影響產品質量,所以這項工作非常重要。本文著重介紹了Da vinci IntelliMpa軟件優化橫向定量控制系統的方法和注意事項。在這里需要指出的是每條生產線裝有兩套QCS掃描系統,分別安裝在施膠機和卷曲機的前側。實踐證明特種紙的橫向控制,用卷曲機前側的QCS掃描架進行采樣控制的效果比用施膠機前側QCS掃描架采樣控制效果要好,這與其他紙機采樣控制可能有所不同。

1 橫向控制的重要性和橫向控制優化軟件介紹

從紙張過程控制的角度來講,分為橫向控制和縱向控制。橫向定量和縱向定量是紙張重要的工藝控制參數。縱向控制比較成熟常用,所以縱向定量也比較好控制[1-2]。但是橫向定量控制中2σ值的控制,往往是高車速、寬紙幅、特種紙機的生產瓶頸，所以橫向控制在該類紙機上尤為重要。

霍尼韋爾Da vinci IntelliMap軟件(以下簡稱IntelliMap軟件)是橫向控制優化軟件，是一個橫向自動調整工具。在初次使用時需要安裝IntelliMap軟件和對IntelliMap軟件進行數據配置。在橫向控制優化過程中,通過QCS對紙張絕干定量采樣和先進的算法過程,建立一個橫向優化過程模型。從而生成橫向執行器的響應時間和每個橫向執行器與相應紙張區域對齊關系以及整幅紙面的收縮率，然后把上述參數下載到QCS軟件系統中,QCS橫向控制系統根據這些參數進行紙張橫向控制。

圖1 主頁導航

2 校準和優化系統

本文著重介紹橫向優化軟件的使用方法,IntelliMap軟件的使用包括以下5個部分。

2.1 設定擾動格局和擾動測試配置。

2.2 運行擾動測試和識別過程模型參數。

2.3 對齊的執行情況，即一旦生成IntelliMap軟件過程模型,就對橫向執行器進行校準更新。

2.4 橫向控制器調整,IntelliMap軟件會根據每個橫向執行器的性能自動生成完整參數列表。

2.5 調整實施,調整好橫向控制器的參數列表后下載到每個橫向執行器中。

上述5個部分可以通過圖1所示的IntelliMap軟件主頁導航按鈕(Main navigation buttons)完成。

3 橫向擾動測試

在運行IntelliMap軟件之前,除了配置許可證license外,首先將裝有這個軟件電腦連接到QCS一個網絡平臺上,并進行IP地址配置,方可具備這個軟件運行條件。軟件打開的主界面如圖1所示,為了調整好紙機的橫向控制系統,應該根據紙機的橫幅寬度和橫向執行器的個數設定好一個橫向優化過程模型。點擊圖1界面右側最上面的藍色“Bump Test Configuration”按鈕會顯示如圖2所示的Bump Test Configuration模型的界面。

3.1 在Bump Test Configuration 界面中的CD Bump Excitation Profile畫面中,通過選擇黃色的交叉線來選擇擾動執行器在橫幅界面的位置和個數。

3.2 在“Amplitude to Apply”數據框中輸入擾動幅值,一般幅值是20左右,原則上幅值越大效果越好。

3.3 點擊“Apply New Bump”按鈕,在“CD Bump Excitation Profile”畫面中就會建立一個預設好的橫向優化模型。

3.4 在“Current and Predicted High-Resolution Profiles”畫面中,可以檢測到擾動執行器在橫幅的位置(白色)。一般情況下,要想得到好的測試結果,可以適當增大擾動幅值,從而保證控制參數準確性。在這個階段會生產出一些廢品。

3.5 用3.1設定擾動的方式可以任意進行擾動設置,也可以利用自動產生擾動的模式。如果想得到更多的擾動,可以選擇“2-Sided”選項生成上下同幅值擾動。

3.6 除了用3.1設定擾動的方式外,也可通過“Bump Interval”選擇好每隔幾個執行器產生一個擾動,在點擊 “Auto Generate”按鈕自動生成多個擾動。

3.7 通過“Current and Predicted High-Resolution Profiles”畫面可以檢查或重新評估擾動的效果。

3.8 在“MD Bump Test Excitation Pattern”畫面中,可以通過“Baseline”和“Rise Time”來設定QCS對擾動執行后的掃描采樣次數。“Baseline”是系統進入穩定之前定量采樣掃描次數,“Rise Time”是系統進入穩定之后開始掃描的采樣次數。如果想得到更準確的優化結果,就需要更多的掃描采樣次數。

3.9 在“MD Bump Test Excitation Pattern”畫面中,通過“MD Bump Pattern”下拉菜單選擇Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ或Ⅳ模式的橫向優化模型。選擇的級別越高需要掃描的周期就越長。

3.10 當感到針對當前的系統設定的優化擾動過程模型滿意時,可以點擊“Process Identification”按鈕返回主畫面,就可以進行擾動測試和監視了。

4 運行擾動測試和鑒別過程模型參數

在已經成功設定好橫向優化擾動數據模型基礎上,系統開始運行，圖3所示為擾動模型曲線和鑒別過程模型。具體步驟如下。

圖2 Bump Test Configuration模型

圖3 擾動模型曲線和鑒別過程模型

4.1 首先在QCS操作站或工程師站將橫向執行器閥門投到自動狀態,等待幾分鐘系統穩定后開始運行。

4.2 通過點擊“Process Identification”界面左下角“Start Bump Test”按鈕,即可啟動橫向優化軟件運行。

4.3 執行4.2步后會彈出“Start Bump Test”對話框,點擊“OK”即可啟動橫向優化軟件運行。

4.4 在“Process Identification”界面的右上角的“MD Bump Test Excitation Pattern”紅色棒圖顯示掃描采樣進程,直到橫向擾動測試完成。

4.5 在“Process Identification”界面左下角的“Stop Bump Test”按鈕,在任何時候可以讓橫向擾動測試停止運行。但是如果停止的過早,這個橫向優化過程模型可能不會被識別出來。

4.6 在完成橫向優化之后,可以在QCS操作站或工程師站把橫向執行閥門投到閉環控制執行“串級”控制模式。

4.7 點擊“Process Identification”界面右上角的“Automatic ID ON”按鈕可以自動識別出過程模型參數。

4.8 通過“Process Identification”界面下面的藍色“Identify Overall Model”按鈕手動識別過程模型參數。

4.9 評估橫向優化模型成功與否,可以通過“CD Model Identification”和“Dynamic Model Identification”畫面進行判斷。白色光滑的線表示設定的模型,鋸齒狀的粉色線表示測量過程的響應狀態。那么一個成功的優化典范就是粉色響應曲線與白色的設定線大致匹配。

4.10 如果不同意IntelliMap軟件自動生成的優化模型,可以通過高級選項手動識別生成。

4.10.1 通過“Process Identification”界面下面的藍色“Spatial Model Identification”按鈕可以看出“橫向擾動模型曲線狀態”并可以對響應曲線進行修改。

4.10.2 通過“Process Identification”界面下面的藍色“Dynamic Model Identification”按鈕可以看出圖4所示“動態擾動型曲線狀態”并可以進行修改橫向(CD)響應時間、過程增益、上升時間、死區時間等。

4.10.3 通過“Process Identification”界面下面的藍色“Shrinkge Model Identification”按鈕，可以看出如圖5所示的“紙幅收縮率的模型”，并且可以修改對齊關系,以適應非線性收縮關系。

4.11 當滿意橫向模型和動態模型的曲線響應關系時，可以通過圖1所示的主頁導航按鈕中的“Alignment Implementation”將響應對齊關系下載到每個橫向執行器的控制器上。

圖4 動態擾動模型曲線

圖5 紙幅收縮率的模型

5 在運行系統中執行橫向校準參數

在完成擾動優化測試和鑒別過程模型參數后，IntelliMap軟件將算出每個橫向控制執行器的高、低截距值和紙幅的前后紙邊值,同時會計算出紙張橫幅的收縮率,如圖6所示的橫向校準參數。在圖6界面中顯示左右兩個畫面,左面的畫面表示IntelliMap軟件計算出的各項參數,右面的畫面顯示的是當前系統的各項參數。

5.1 在默認的情況下,IntelliMap軟件會自動設定紙幅的前后紙邊,從而確定擾動測試的參數。如果工藝上要求保持原有的紙邊,那么可以通過圖6 所示的Step1處“Manually Set Sheet Edges”開關進行手動設定。

5.2 點擊圖6右上角的“Transfer IntelliMap Alignment Parameters to Da Vinci”按鈕,會在圖6的界面上看到藍色的信息“Transfer of IntelliMap Alignment Parameters in progress…Please wait until next End of Scan”表示校準參數正在發送,請等待設定的掃描次數掃描完畢。

5.3 掃描完畢后,會得到兩種結果,這兩個結果只能選擇一個。

(1)發送成功：一旦發送參數完畢,會出現一個對話框“參數已經發送到每個橫向控制器中”，這時需要注意的是參數只是發送到每個橫向控制器中,而不是保存到DSR(紙種)中。如果要是永久保存這些參數,就必須在QCS操作站或工程師站點擊DSR將參數保存到DSR中。

(2)發送失敗：如果校準參數沒有發送到橫向執行器的控制器中，執行器中的參數沒有得到更新(比如：在發送中網絡中斷)。那么會出現紅色閃爍警告“發送的校準參數失敗”，如果是這樣就要返回到5.2步重新發送。

5.4 一旦校準參數已經成功發送,就可以到圖1畫面右側主頁導航區域,點擊藍色“CD Control Tuning”按鈕,對每個執行器進行控制調整。

6 IntelliMap軟件對橫向控制調整

如上部分所述,完成了橫向擾動測試和確定了過程數據模型。可以打開“CD Control Tuning”畫面,IntelliMap軟件會自動計算出一組如圖7所示的控制橫向執行器設計參數,從而平衡了保守控制和積極控制的關系。如果希望手動調整橫向控制參數,可以通過圖7右下角淺藍色的滑動塊來回滑動,直到對紙幅的橫向偏差和執行器的動作滿意為止。

圖6 橫向校準參數

圖7 橫向執行器設計參數

7 在運行系統中執行調整參數

這個過程與上述“5在運行系統中執行橫向校準參數”基本一樣。現在可準備往QCS橫向控制系統中發送成組列表形式的橫向控制參數，并可以點擊圖1界面右側主導航頁面藍色“Tuning Implementation”按鈕。會出現如圖8所示的“Tuning Implementation(調整實施)”這個畫面包括左右兩部分。左部分包括通過IntelliMap軟件計算出調整參數,右部分包括當前橫向控制器應用的調整參數。IntelliMap軟件計算出的參數如下：消除鋸齒擾動、映射關系、擾動模型、FVDTAlpha控制器、設定執行器的平滑值。發送IntelliMap軟件計算出的調整參數步驟如下。

7.1 在圖8畫面的右上角點擊“Transfer IntelliMap Tuning to Da Vinci”按鈕。

7.2 在圖8畫面上方看到一條藍色的信息“Transfer of IntelliMap Calculated Parameters to Da Vinci in progress… Please wait until next End of Scan”意思是“正向QCS Da vinci系統發送IntelliMap軟件計算出的參數……請一直等待掃描結束”

7.3 掃描結束后,會得到兩個結果。

(1)發送成功：一旦發送參數完畢,會出現一個對話框“參數已經發送到每個橫向控制器中”，這時需要注意的是參數只是發送到每個橫向控制器中,而不是保存到DSR中。如果要永久保存這些參數,就必須在QCS操作站或工程師站點擊DSR將參數保存到DSR中。

(2)發送失敗：如果校準參數沒有發送到橫向執行器中,執行器中的參數沒有得到更新(比如：在發送中網絡中斷)。那么會出現紅色閃爍警告欄“發送的校準參數失敗”,如果是這樣就要返回到上一步重新發送。

7.4 如果調整參數成功發送，則完成了用IntelliMap軟件橫向優化的工作。

圖8 調整實施

8 結 語

在上述橫向優化應用描述中,詳細描述橫向定量優化方法,沒有描述橫向水分控制優化方法。當然IntelliMap軟件同樣適用水分橫向優化控制。無論橫向定量控制還是橫向水分控制,主要要完成兩項工作：一是利用IntelliMap軟件找出流漿箱每個唇板控制點或稀釋水每個執行器與QCS掃描采樣一一對應關系,保證每個執行器調節區域與掃描頭定量傳感器采樣對應區域不存在偏差,從而實現QCS橫向有效的控制；二是利用IntelliMap軟件計算出流漿箱唇板每個控制點或是稀釋水每個執行器控制參數和紙幅收縮率,從而保證每個執行器對應區域的定量波動進行有效的調節。如果對橫向控制比較有經驗,執行器的控制參數可以根據對紙機系統的了解和工作經驗來手動調整修改,往往也會達到良好的控制效果。如果成功完成了上述工作,會在QCS橫向控制畫面上看到滿意的2σ值。

在定期優化紙機橫向控制以后,如果不存在紙機本身系統問題，都可以將紙張橫向控制中的2σ值控制在0.3以下,而且這個時候特種紙的變異系數也會得到很好地改善,有效解決了生產中的瓶頸。

[2] HUANG Chun-yu.Automatic Control of Transverse Quantitative Paper[J].China Pulp & Paper,2004,23(1):57.黃春雨.紙張橫向定量的自動控制[J].中國造紙,2004， 23(1)：57.

[1] YANG Bo-yu.Reseach and Discussion on the Light and High Pressure in the Calecder Roll [J].China Pulp & Paper,2000,19(3):65.

(責任編輯：常 青)

Application of the Da vinci IntelliMap in a Specialty Paper Machine

LU Ping

(MudanjiangHengfengPaperCo.,Ltd.,Mudanjiang,HeilongjiangProvince,157013) (E-mail:mdj.lp@139.com)

The software technical characteristics of Da vinci IntelliMap,as well as its application in a specialty paper machine of Mudanjiang Hengfeng Paper Corporation Limited were introduced.The various functions,application methods and matters needing attention of Da vinci IntelliMap software were introduced in detail.

陸 平先生，工程師；主要從事自動化儀表系統維護設計工作。

2014-08-14(修改稿)

TS727+.2

A

0254-508X(2015)02-0039-06