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    HOLLiAS-MACS系統(tǒng)在固相縮聚裝置中的應用
    • 企業(yè):     領域:電源     行業(yè):網(wǎng)絡通訊    
    • 點擊數(shù):2570     發(fā)布時間:2005-08-31 11:31:30
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    本文介紹了一種國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在固相縮聚生產(chǎn)中的應用實例,給出了控制系統(tǒng)的硬件組成及軟件實現(xiàn)方法,能夠保證裝置安全、穩(wěn)定運行,從而可節(jié)省項目投資。


    1 引言
        我單位20萬噸/年固相縮聚裝置的生產(chǎn)工藝分預結晶、結晶、預熱、熱氮輸送、反應、冷卻、氮氣凈化、氮氣干燥、切片輸送、熱媒系統(tǒng)等十部分。考慮到實際生產(chǎn)的需要及性能價格比方面的原因,采用了國產(chǎn)和利時HolliAS-MACS控制系統(tǒng),各種工藝參數(shù)的采集實現(xiàn)模塊化、智能化。該系統(tǒng)在固相縮聚裝置中成功得到應用,為解決生產(chǎn)過程控制和管理提供了一種切實可行的技術方案。

    2 工藝簡介
       基礎切片在常溫下進入預結晶器,通過將預結晶過的切片與剛剛加入的切片混起來,并在大量的往復循環(huán)空氣作用下形成涌動,空氣通過熱媒加熱器加熱到180℃,停留15分鐘左右經(jīng)旋轉給料器進入結晶器,進一步提高結晶度,結晶度在40%達到平衡。結晶切片通過可調(diào)節(jié)溢流擋板,經(jīng)旋轉給料器進入預熱器。切片由交叉 逆向流動的熱氮氣加熱到所需溫度。離開預熱器的切片靠熱氮氣輸送到反應器,用于輸送的氮氣經(jīng)壓縮機加壓,并通過熱媒加熱器加熱到所需溫度,將出自預熱器的切片送至反應器,物料緩慢向下移動,同時發(fā)生縮聚反應,切片中夾帶的副產(chǎn)品被逆向流動的氮氣帶走。切片反應后,進入冷卻器,冷卻至60℃左右時由氣力輸送系統(tǒng)送至成品料倉。從反應器出來的氮氣與從預熱器出來的氮氣混合去氮氣凈化系統(tǒng)。氮氣凈化系統(tǒng)中,碳氫化合物通過催化反應器被氧化,反應溫度升為350℃,生產(chǎn)二氧化碳和水。經(jīng)凈化后的氮氣經(jīng)干燥重新返回到固相縮聚反應器。從熱媒站送來的一次熱媒,經(jīng)泵加壓后作為二次熱媒送入子系統(tǒng)熱媒加熱器,每個熱媒器均采用三通閥控制二次熱媒的加熱溫度。


    圖1 工藝流程圖

    3控制方案
    3.1系統(tǒng)硬件配置
        為保證系統(tǒng)長期安全、穩(wěn)定地運行,控制系統(tǒng)采用HolliAS-MACS系統(tǒng),該系統(tǒng)充分應用了最新信號處理技術、高速網(wǎng)絡通信技術、可靠的軟件平臺和軟件設計技術以及現(xiàn)場總線技術,采用了高性能的微處理器和成熟的先進控制算法,具有高速可靠的數(shù)據(jù)輸入、輸出、運算、過程控制功能和聯(lián)鎖邏輯控制功能,能適應更廣泛更復雜的應用要求,是一個全數(shù)字化、結構靈活、功能完善的新型開放式集散控制系統(tǒng)。

        本系統(tǒng)由一個工程師站、三個操作員站、兩個控制站組成,系統(tǒng)拓撲結構見圖2。整個系統(tǒng)包括I/O總點數(shù)為879點,其中模擬輸入206點,模擬輸出42點,數(shù)字輸入412點,數(shù)字輸出224點。其中通訊網(wǎng)絡和主控制卡、數(shù)據(jù)轉發(fā)卡及重要的模擬量輸入、輸出通道采用冗余配置,保證系統(tǒng)安全高效運行。


    圖2 MACS控制系統(tǒng)配置圖

        系統(tǒng)配置清單如下(見表1):

    表1   系統(tǒng)I/0卡件配置表

    3.2系統(tǒng)軟件設計
        系統(tǒng)軟件分為兩層。控制組態(tài)軟件(CONMAKER),人機接口軟件(FACVIEW)。人機接口軟件具備豐富的全漢字圖形組態(tài),可以實現(xiàn)復雜的圖形界面,并支持動畫技術、圖形縮放技術、多窗口技術,各種數(shù)據(jù)、曲線、棒圖,各種儀表盤的實時顯示。控制組態(tài)軟件可以實現(xiàn)各種批處理流程,PID回路、復雜回路、邏輯回路以及先進控制算法。組態(tài)后系統(tǒng)的畫面主要包括主控畫面、監(jiān)控畫面、報警顯示畫面、趨勢顯示畫面。監(jiān)控畫面有電機啟停按鈕、閥門切換開關,并動態(tài)的顯示閥門狀態(tài)、報警等;參數(shù)畫面可修改PID給定值、限副等參數(shù)。通過設置不同級別的安全口令及用戶操作權限,確保系統(tǒng)的安全和可靠。

    3.2.1程序控制系統(tǒng)
        固相縮聚中氮氣干燥系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的重要部分,氮氣的露點高低直接影響切片的質量。正常干燥過程下,一用一備的兩臺干燥機的15個程控閥按照預先設定的步驟及切換時間開啟和關閉,實現(xiàn)并行、再生、卸壓、加熱、冷卻、加壓等七個步驟,當出現(xiàn)下列情況之一時,DCS系統(tǒng)會自動檢測并報警:(1)某程序控制閥的外部元件出現(xiàn)故障;(2)某干燥系統(tǒng)的控制輸出模件發(fā)生故障;(3)某內(nèi)部壓力達到高低限。操作工可以根據(jù)屏幕上的報警提示,做出相應的處理。

        如果此時處于自動程序切換方式,DCS程序會考慮在最合適的步序自動切換到備用機運行,使生產(chǎn)得以連續(xù)穩(wěn)定地進行。每一步序的時間可人工設定,或選擇自適應控制方式,由DCS程序根據(jù)工況自動設置其時間。

    3.2.2回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)
        溫度調(diào)節(jié)使用較為先進的單神經(jīng)元控制器。單神經(jīng)元控制器繼承了常規(guī)PID控制器的簡單、實用,易于在DCS系統(tǒng)中通過組態(tài)實現(xiàn)的優(yōu)點,現(xiàn)場可調(diào)整參數(shù)少,易于現(xiàn)場調(diào)試,控制品優(yōu)于常規(guī)PID控制器。

        該系統(tǒng)使用熱媒加熱,每個熱媒器均采用三通閥控制二次熱媒的加熱溫度。常規(guī)PID 進行控制,一般溫度能控制在±0.7℃以內(nèi),有滯后現(xiàn)象,參數(shù)整定較困腦,而且經(jīng)常需要操作人員的干預,手動穩(wěn)定和控制熱媒閥的開度,不能長時間實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。投運單神經(jīng)元控制器后,系統(tǒng)性能得到明顯改善。初步整定神經(jīng)元學習率初值0.02-0.05 ,但調(diào)節(jié)過慢,學習率過小。將學習率初值整定到0.08,調(diào)節(jié)效果較為理想,熱媒溫度基本控制在±0.2℃以內(nèi)。

    3.2.3 網(wǎng)絡變量
       兩個控制站要共用輸送系統(tǒng)中的一些變量,使用到網(wǎng)絡變量,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀、寫功能。網(wǎng)絡變量是以全局網(wǎng)絡變量組做傳送的基本介質。換言之,網(wǎng)絡上實際傳送的數(shù)據(jù)是:完整的全局變量組。寫節(jié)點將本站內(nèi)所有其他節(jié)點需要讀的變量,集中到全局網(wǎng)絡變量組中,發(fā)送出去。讀節(jié)點雖然必須從網(wǎng)絡上讀取此全局網(wǎng)絡變量組,但是程序中可以各取所需,根據(jù)需要讀取變量。

    3.2.4 串級控制
       預熱器料位與預結晶器下料旋轉閥轉速構成串級控制回路,從而保證系統(tǒng)進料與出料的穩(wěn)定性。該旋轉閥為變頻控制,可根據(jù)設定調(diào)節(jié)轉速。旋轉閥轉速控制為副回路,預熱器料位控制為主回路。反應器下料旋轉閥與反應器重量構成串結回路。通過反應器內(nèi)的切片重量控制下料速度,達到出料的穩(wěn)定性。重量控制為主回路,反應器旋轉閥轉速為副回路。

    4結束語
       該系統(tǒng)投入運行以來,基本滿足了原先的設計要求,采用工控機作集中監(jiān)控,使整個系統(tǒng)的自動化水平有了很大的提高,能夠自動、安全、穩(wěn)定運行,便于了維護;友好的用戶界面,方便了工藝操作,深受操作人員的歡迎。

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