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技术论坛  DCS配料系统在聚酯生产线中的应用
DCS配料系统在聚酯生产线中的应用2020-03-16
摘 要 由于DCS配料系统融入了最新的现场总线、嵌入式软件、先进控制、CRT以及网络技术等,DCS能够整体解决生产过程的全方位控制。
连续聚酯生产线DCS配料系统最重要的一点就是要求配料稳定。自连续聚酯装置设备国产化以来,为了确保装置稳定运行,DCS配料系统一直采用进口装置,如美国Honeywell、Foxboro等公司的系统。我公司与扬州惠通化工技术有限公司联合开发,将国产化DCS配料系统运用到连续装置中,选用了JX-300X配料系统。
1配料系统的构成
JX-300X DCS配料系统主要由1个工程师站、2个操作站、2个控制站组成,并通过4个HUB建立双重冗余工业以太网。工程师站和操作站选用DELL主机,主频为2.66GHz;内存256MB;硬盘40GB,并配有1台宽行打印机和1台喷墨打印机。控制站由2个互备的主控卡、12块冗余的数据转发卡、6块电源、10块电源指示卡、95块I/O模块及6个机笼标准套件组成。
2 配料系统功能
(1)工程师站
JX-300X工程师站主要用于配料维护、配料设置及扩展。在连续聚酯生产装置中,主要完成程序开发、配料诊断、控制器的组态和位号的定义、开发控制策略的功能块图、顺序控制块图、对配料软件的组态、编译及下载,并完成对配料系统运行的监控。
(2)操作站
JX-300X操作站主要完成对连续聚酯装置配料运行的监控。配料系统实时监控分为报警一览、配料总貌、控制分组、调整画面、趋势图、流程图、数据一览等,通过友好的人机界面实现对现场的监控。
(3)控制站
在连续聚酯装置中,该DCS配料系统控制站主要用于过程控制、逻辑控制及数据采集。①数据采集站实现对模拟量和开关量信号的基本监视功能,一个数据采集站最多可处理384点模拟量信号(AI/AO)或1024点开关量信号(DI/DO),通过AI、DI模块完成所有配料系统所需模拟量和开关量的采集。满足连续聚酯生产线上控制点的需求。②逻辑控制站采用电动机控制和继电器类型的离散逻辑功能;特点是信号处理和控制响应快,控制周期最小可达50ms;逻辑控制站侧重于完成联锁逻辑功能,回路控制功能受到相应的限制;逻辑控制站最大负荷:64个模拟量输入、1024个开关量;通过图形编程软件完成配料系统顺序控制、联锁/解锁控制及产量及累积量的计算。③过程控制站简称控制站,是传统意义上集散控制配料系统控制站,采用JX-300X DCS使其提供常规回路控制的所有功能和顺序控制方案,控制周期最小可达0.1s;过程控制站最大负荷:128个控制回路(AO)、256个模拟量输入(AI)、1024个开关量;提供各种温度、压力、流量的PID单回路及串级回路控制,包括真空与黏度串级控制等。
3 主要工艺参数的检测与控制
(1)工艺参数的检测
此配料通过电缆实现对现场各种温度、压力、流量及液位参数的实时检测及现场电动机的反馈信号检测。并根据工艺要求模拟量点设置上、下限报警,开关量点故障信号报警,并通过操作站的声屏报警,实时提醒操作员进行必要处理。
(2)联锁控制
自动配料系统为了使生产稳定及保护设备,我们在连续聚酯生产线上普遍运用了很多联锁控制。在此配料中,通过自定义控制方案的图形编程软件的LD段落来实现此功能,使现场的泵及阀门在特定的条件下起/停并报警。为了能更好地使用联锁功能,还设置了起/停联锁按钮,使得装置在非正常情况下也能解锁,实现工业控制。此联锁用于当塔釜压力过高(PAHH-04310A)时,将触发A21,停止向塔釜加粗EG。A21_INTER、ALM_A21为自定义一字节变量,分别用于起/停联锁及报警。
(3)计算模块
在生产过程中,还需知道产量、累积量及一些主要参数的添加量。为此,在自定义控制方案的图形编程软件的FBD段落中定义。本装置中终缩聚科位通过控制器LIC-05312控制预聚物泵转速SC-05240以调节进料量来调整,其中LI-05312是由反应釜前后料位(LT-05310及LT-05311)通过所示计算公式计算而得。
(4)顺序控制
在生产中,浆料配制配料采用程序控制。首先向浆料配制反应罐中的一个加入定量的EG(EG通过质量流量计计量),起动浆料配制反应罐搅拌器,根据设定的摩尔比加入相应的精对苯二甲酸(PTA),同时按比例加入配制好的催化剂溶液(CPC),搅拌一定时间后等待使用。通过图形编程软件的SFC段落可实现此功能。
(5)配料调节
称重配料系统中大量使用的是单回路PID控制,控制参数包括:比例度P,积分时间I,微分时间D,控制周期Ts。除此之外,还采用了串级回路。即当需要一个控制器的输出来改变另一个控制器的给定值时,这样连接起来的两个控制器就被称做是串级的。两个控制器都有各自的测量输入,但只有主控制器具有自己独立的给定值,副控制器的输出信号送到被控制过程中。本配料系统中主要的串级回路有酯──液位通过质量流量计控制给浆泵转速、反应釜的内温调节及黏度与真空的串级控制。这些回路有些滞后性很大,因此在常规串级回路基础上,又通过一些语言让其实现串级控制。
4 与进口DCS配料系统的比较
(1)配料系统控制
进口配料采用的是美国Foxboro的UNIX集散配料系统,它不利于与厂内局域网特别是Internet网连接,难以实现数据共享;国产控制系统采用JX-300X控制配料系统,由于其使用的Windows 2000操作系统,故易于与厂内局域网及Internet网连接,共享数据。
(2)操作界面
进口配料系统为纯英文界面,对操作人员藏文水平要求较高,而操作难度加大;国产控制系统为纯中文界面,操作人员只需经短期的培训即能掌握该界面的操作。
(3)操作性
进口配料系统控制画面操作步骤较为繁琐,在点中所需控制画面后,再点中下方方框输入数据;而采用的国产控制在流程图上可同时打开5个控制画面,并可直接在上面输入所需数据,操作简便。
(4)回路控制
进口配料系统的PID回路控制稳定。国产控制配料系统PID回路在常规回路下也很稳定,但在一些较为复杂的回路中,不如进口控制配料系统,此点还需要在国产控制配料系统运用过程中进一步摸索、改进。

 
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