目前国内PVC树脂生产厂家大多采用DCS系统实现聚合自动控制，主要包括配方管理、自动加料控制、聚合反应控制、单体回收控制、干燥投料控制和连锁保护控制。6万吨/年微悬浮聚氯乙烯糊树脂装置采用横河公司分布式配料控制系统实现自动控制。下面介绍该装置的工艺控制流程和控制方案。

1工艺流程

氯乙烯微悬浮聚合以油溶性偶氮化合物和有机过氧化物为引发剂，将其与氯乙烯、乳化剂和纯水预混，然后机械分散成液滴直径为1~2μm的稳定分散体，然后聚合。配料设备微悬浮聚氯乙烯糊树脂装置分为两条生产线，每条生产线有五个聚合釜，共用一套配料、均化和回收设备。生产过程分为化学制备、均化、加热、聚合、回收、干燥等阶段，均由DCS系统自动控制。

2控制系统构成及功能

2.1系统硬件构成

计量给料系统采用FIO标准现场控制站（KFCS），其CPU为1∶1成对冗余，具有双Vnet/IP网络和电源。系统的每个CPU和Vnct/IP通讯卡都具有自诊断功能和故障报警功能，便于调试和维护。

根据配料设备的工艺特点，加药机有三个控制站，其中FCS0101和FCS0102分别实现聚合线1和聚合线2的程序控制，FCS0103完成干燥装置和公用工程的控制。

配料控制系统配有1个工程师站和7个双屏操作站，分别实现组态和监控功能。systemview软件的操作界面灵活方便，为自我开发提供了较大的空间。用户可以通过系统提供的编程语言完成所需的特殊功能，提高生产运营管理水平。

2.2系统程序构成

加料系统功能强大，配置灵活，提供CAE（计算机辅助工程），软件配置可以直接通过控件绘制图表或填写表格的方式进行，非常简单直观；还可以提供虚拟测试仿真软件，缩短软件调试周期。

PVC糊树脂装置中DCS系统的控制

功能主要包括常规控制、复杂控制、逻辑联锁控制和顺序控制。程序应根据操作人员的指令自动完成各阶段的顺序控制任务，同时实现各种异常工况的事故处理。采用顺序控制表结合各种常规和复杂控制实现聚合釜配方管理、均化、反应、回收和雾化干燥阶段的顺序控制是程序的关键部分。自动配料系统顺序控制台是一个功能完善、配置方便的顺序控制软件平台。它具有丰富的顺序控制元件和不同的扫描模式。通过与控制过程I/O和软件I/O连接其他功能块，可以自动给定回路、改变控制模式、输出各种信息、调用各种公式并实现顺序和连锁控制。

3PVC糊树脂聚合装置的控制方案

3.1配方数据的程序处理

首先，需要确定生产批次的产品品牌和相应的配方参数。配方数据存储在批次数据设置块BDSET-1L中。每个釜的配方数据分为两部分:化学制备、均化和清洗的配方数据和聚合反应的配方数据。前者具有用于每条生产线的公共配方数据块，后者具有用于每个聚合釜的配方数据块。利用系统的计算模块和顺序控制表软件的功能实现公式程序处理。聚合釜化学制备程序启动时，读取人机界面输入的配方数据进行程序控制。

3.2入料阶段的控制

在微悬浮聚合过程中，聚合前需要对物料进行高剪切力的混合和均化，均化效果是影响产品粒径分布的关键。因此，在物料分散过程中应严格控制各种物料的进料速度，以保证所有物料同时进入分散罐进行分散，并在分散结束时加入配方设定量的物料。在均化工序中，顺序控制程序应严格按照工艺顺序执行，同时应能自动处理均化过程中突发的异常现象。

均化过程的控制程序是每条生产线的通用程序，一次只能有一台聚合釜启动均化控制程序。均化控制程序主要由顺序控制表实现，抽真空、添加不同添加剂、清洗过程由独立的带步数的OC表实现。每个聚合釜的主程序(TC表)启动相应的OC表，通过多次调用、单步执行、跳过一些同质化的公共程序来实现。

聚合釜的温度控制微悬浮聚氯乙烯糊树脂生产过程中的一个关键点是釜温的控制。程序中的参数由配方数据设定，定义如下:

①M3为聚合反应温度控制值，依产品型号而定。

②S1为夹套温度设定值，根据过渡阶段温度曲线及夹套温度进行调节。

③M1为升温时夹套温度设置为自动调节时的釜温，根据釜内升温速率、夹套温度、釜内温度以及冷却水的温度综合分析计算得出。

④M2为串级调节器投入时的釜温，一般为M3-0.5℃。

(1)升温阶段。升温过程的过渡阶段是控制难点。由于釜温已接近设定的反应温度，开始了放热反应，因此需要找到吸热和放热的平衡点，使釜温平稳过渡到恒温阶段。配料设备釜温控制采用釜内温度与夹套温度串级调节的方案，以釜内温度为主调参数，夹套温度为副调参数。

在加热阶段，为了避免超调，使釜温平稳过渡，采用改变调节规律的措施。在加热阶段，为了避免超调，使釜温平稳过渡，采用改变调节规律的措施，启动加热程序，关闭冷水阀V1，打开热水阀V2和夹套水泵P。并在夹套中通入预热到90℃的去离子水，当釜内温度达到M1值时，带动釜温匀速上升，关闭热水阀V2，打开冷水阀V1，用S1设定值将夹套温度控制设为自动调节由于此时聚合反应刚刚开始，系统由吸热变为放热，这与恒温阶段需要带走的夹套热量不一致，于是采用弱控制方法缓慢打开夹套水阀，随后根据设定值调节夹套温度，由于快速升温的热惯性和反应放热量的增加，釜温进一步升高到M2值。

(2)正常反应阶段。

PVC糊树脂的平均聚合度取决于聚合温度。温度越高，平均聚合度越小。聚合温度对反应时间影响很大，聚合温度越低，反应时间越长。聚合温度每提高10℃，聚合速度提高3倍。因此，必须严格控制聚合温度，使其波动范围在设定温度的±0.3℃以内。

恒温阶段当釜温达到设定的釜温时，进入恒温阶段，这是一个稳定的反应期，反应过程中会释放出反应热。因此采用定值串级控制，使冷水阀在串级控制下快速找到反应平衡点，使釜温保持在设定值。整个反应过程放热不均匀，引发剂配比不同时，反应的高峰期也不同。配料设备根据引发剂的实验数据和生产中的实践经验，通过摸索反应不同阶段放热的变化，将主整定参数设定为两组不同的PID参数，利用顺序控制程序自动切换主整定控制器的PID参数，并采用变PID控制来适应工况的变化，满足釜温控制的要求。

以上方案将聚合釜的温度控制在工艺允许的范围内，稳定了工艺参数，提高了PVC糊树脂的质量。

4结语

利用自动配料系统的强大功能，实现了PVC糊树脂微悬浮聚合的综合控制方案，灵活运用顺序控制程序将聚合温度基本控制在设定温度的±0.1℃以内，从而稳定了工艺参数，提高了PVC糊树脂的质量。该系统自投入运行以来，稳定可靠、操作简便，充分发挥了现有设备的生产能力。聚合系统实现了从进料到出料的自动控制，提高了产品的产量和质量，简化了现场操作，降低了操作人员的劳动强度，提高了生产效率。