化的新闻纸厂, 从 80 年代起开始研制由 3 个层次构成
的全厂自动化系统。这 3 个层次是: 基本监测和逻辑
控制; 基本过程控制; 全厂综合管理。其中过程控制层
包含有 2000 多个检测控制回路和 800 多个受控电机,
由 DCS 进行 控制, 控制的 设备包 括: 精 浆机 ( 或 磨浆
机) 、水力碎浆机、造纸机和卷纸机等; 管理层负责协调
全厂生产过程和生产管理活动, 主要功能有: 自动化订
货、

生产计划、

生产管理、质量管理、材料与能源管理、

原料库与产品库的管理、收支分析、

用模型进行经营方

法的模拟等。整个系统由 Millway 数据传输网络相连
接进行数据传送。

除了以芬兰为代表的北欧国家以其强大的森林产

业链一直在制浆造纸行业处于领先位置外, 美国、法国
及日本等虽然略晚于北欧国家起步, 但在制浆造纸自
动化方面也各有特色。如美国的 Rust 工程公司

[ 19]

从

60 年代末和 70 年代初就开始从事各类造纸企业的计

算机自动化系统的开发, 80 年代初开始研究以过程控
制、

优化、

资源管理、通信及仿真等技术为基础的具有

商务( business) 管理和过程( process) 管理两大功能的全
厂计 算机管理系 统( mill wide management system) 。日
本则根据本国企业的运行特点, 更侧重于研究抄纸过
程的完成工序的信息管理, 包括物品运输的自动化以
及物流的信息跟踪; 在管理与控制信息的接口上, 将计
量管理和生产状况信息的收集放在重要的位置上; 在
系统开发时往往以系统制造者为主导, 对企业进行全
面的系统规划。

尽管上述这些 全厂系统

 在当时的技术条件下已

经达到了相当高的水平, 但在实施的过程中仍遇到了
一些在当时技术条件下还 难以圆满解决的 问题。诸

如: 如何尽可能多地实时采集生产过程的各种数据并
有效地加以应用; 如何使不同生产过程中的控制计算
机之间以及它们与管理计算机之间进行可靠而实时的
通信; 如何加强生产现场的操 作者与调度、管理层之
间、

企业各个职能部门之间的沟通与相互信任; 如何有

效地集成所能获取的信息, 提高整个系统的柔性, 使之
能适应外界的各种指令变化。

进入 90 年代后, 自动控制及仪表、计算机、通信以

及信息 集成 等相关 领域的 技术发 展迅 速, Honeywell

Measure、ABB 和 Neles Valmet 等专门从事造纸 自动化

的公司规模越来越大, 提出的工厂自动化整体解决方
案更趋完整, 并能更紧密 地与制浆造纸新工 艺结合。
在芬兰, 一种被 称为战略自动 化的系统 SAS( Strategic

Automation System) 正在多项基金的资助下进行研究开

发。该系统将整个制浆造纸厂的经营和过程控制信息

连为一体, 不仅包括传统的过程控制系统, 而且包括经
营、

生产管理及环境保护等各方面的控制系统, 最终实

现在一个集成的信息和自动化系统中, 控制与优化整
个企 业 的 经 营与 生 产 过 程, 其 结 构 框 架 如 图 1 所
示

[ 20 21]

。从图 1 可见, 这实际上是结合了制浆造纸行

业特点的企业综合自动化系统, 尽管采用了不同的名
称。

图 1

制浆造纸的战略自动化系统示意图

2

我国制浆造纸企业综合自动化发展概况

与国外经验大致相同的是, 我国制浆造纸业的自

动化也是从过程级的控制开始的。最初是采用常规调

节仪表对流量、液位、

浓度及压力等常规变量进行单回

路控制, 目的是保证生产过程能够尽可能地平稳进行。
采用计算机对纸张定量水分的控制始于 70 年代后期
几家大型造纸企业的引进系统。直到 1984 年, 才诞生
了国 内第 一套 独 立研 制 的计 算 机定 量 水分 控制 系

统

[ 22]

。该系统在鉴定时经专家们的严格考核, 各项指

标达到了国外同类进口系统的质量指标, 而价格却仅
为进口系统的 1/ 4, 标志着我国造纸自动化进入了一
个新的发展时期。此后, 许多高校、科研单位与制浆造
纸企业合作, 针对生产不同种类纸张的各种纸机控制
系统, 从数学模型、控制算法、系统硬件软件的组成以
及实现技术、

纸机基本信息管理( 如汽、电、水消耗和纸

产量的统计, 班组报表, 事故及断纸报表等) 诸多方面
进行了研究, 取得了一系列的理论研究与应用开发成
果, 其中有许多直接应用于企业, 获得了相当好的经济
效益。专著[ 23] 系统地总结了这一阶段有关纸机建模
与控制的理论研究成果。文献[ 24] 则在 30 多篇参考
文献的基础上, 介绍了纸抄造过程中常用的建模方法,
纸页质量的在线检测仪表, 综述了定量水分质量控制
系统(QCS) 的常用控制算法。

进入 90 年代后, 在国家 八五 、九五 科技重点

攻关项目的支持下, 除了已趋成熟的纸张定量水分控
制系统以外, 蒸煮、打浆、洗选、蒸发、燃烧等几乎包括
了制浆造纸所有工段的建模、控制与优化、

制浆造纸自

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第 17 卷 第 1 期

制浆造纸工业综合自动化的发展、现状及趋势