1引言
目前，國內大型的造紙廠對紙張定量水分的控制系統的策略是進口關鍵單元，如定量水分感測器和變送器、掃描架、控制器、關鍵的機械部件等，控制部分用國內的技術及裝置，組成完整的品控生產線，即滿足了控制要求，而且節省了半數的投資。在本項目控制系統中，選用工控計算機作為操作站和工程師站，選用西門子s7-300PLC作為主站和從站，網路通訊採用乙太網和Profibus現場匯流排。控制策略採用智能預測控制。
2系統組成
掃描架帶動定量和水分變送器在線檢測，檢測信號在計算機內通過數字濾波計算出定量水分的平均值，用定量閥控制紙張的絕干定量，用烘缸蒸汽壓力給定值控制紙業水分，此過程是通過目標值和反饋控制系統來實現的。系統主要組成部分如圖1所示。
2.1 掃描架部分
掃描架選用impact公司的b/m感測器變送器及相應的o形掃描架系統掃描架和定量水分信號通過tcp/ip協議和os站交換數據。impact公司的掃描架系統可以方便的對定量水分控制進行擴充，如檢測和控制紙張的厚度、灰分、白度、平滑度、橫向分佈等。此控制系統引進感測器型號如下：o型掃描架1880mm（1880mm
advantage plus o-frame scanner）；單邊掃描架1880mm（1880mm single sided frame）；定量感測器－鉕147（basic weight sensor-pm147）；水分感測器-鎢136（basic moisture sensor-w136）；輕觸式厚度感測器（light touch air-bearing caliper senor）。
2.2 fcs（現場控制站）功能設計
（1） 與變送器、執行器一起構成具有自動調節能力的控制站。
（2）對現場送來的信號進行處理轉換，變成計算機能處理的信號。
（3） 把輸出信號轉化成現場執行器的控制信號。
（4）具有相應的擴展輸入/輸出（i/o）模塊，可完成輸入/輸出處理。
（5） 具有與監控操作站（os/oe）進行數據通訊的介面。
（6）具備一個主控制板，能執行設定好的控制演算法。
（7）通過profibus-dp現場匯流排實現與從站和os進行數據通信。考慮到系統性能和性價比，可編程式控制制器採用西門子s7-300plc。其特點是：模塊化、易於擴展、通信穩定、運行可靠。s7具有開放性的網路結構適應於windows nt/2000和windows xp標準操作系統支持dde/opc，可通過乙太網與企業上位信息管理系統連為一體。通過profibus-dp現場匯流排實現i/o與控制器功能處理分散，可進行遠程擴展，進一步提高了系統的可靠性和可操作性。可以通過計算機或觸摸屏設定各個控制及連鎖邏輯控制迴路的控制周期及掃描周期。plc與os站的通訊介面模塊採用cp340。
2.3硬體配置
根據控制系統的要求，採用s7-300系列的plc來進行組態。對於控制系統的plc，首先，由於控制系統的i/o點數（本系統為110個點）不多，程序量不大，通過經驗公式計算所需存儲器容量（存儲器容量（kb）=（1.1～1.25）×（di×10+do×5+ai/a0×100）/1024），根據存儲器容量大小選擇主控模塊為cpu314即可。
供電模塊：10a的ps307；中央處理器（cpu）：選用cpu314；模擬信號輸入：所有的現場參數，由各自的變送器進行檢測，通過相應的變送器轉換為4～20ma的標準信號與plc系統的模擬量輸入通道連接。選用模塊為sm331/ai8（2塊）；開關量輸入：主要是一些控制按鈕、急停按鈕、限位開關、行程開關等，選用sm321di16（2塊）；模擬信號輸出4～20ma的調節信號通過d/a模塊輸出，完成各迴路中的調節器的控制。閥門採用氣動調節閥，通過電氣閥門定位器接受4～20ma電流調節信號。選用模塊為sm332/ao8（2塊）；開關信號輸出：包括一些運行狀態顯示、報警等。選用模塊為sm322/do32（1塊）；通訊模塊：選用r485介面的cp340（1塊）。為了保證控制系統運行可靠穩定，在信號的採集和控制通道中充分採用系統隔離技術。所有現場感測器信號通過隔離器或配電器進入plc的模擬信號採集通道，所有現場的開關信號及閥門的控制信號採用中間繼電器隔離。
