[石化]：OPTO 22在半连续聚酯装置中的实际应用 |
关键词：奥普图DCS&控制系统 PLC(培训) PID控制 组态
摘要：
阐叙了OPTO 22系统在半连续聚酯装置中的应用及开发情况，主要包括OPTO 22 系统的硬件配置，重要控制回路的应用及在实践中对OPTO 22系统的开发。
由扬州惠通聚酯技术有限公司承建的泰国SUNFLAG 公司13,000 t/a 半连续聚酯装置于2002年5月顺利开车结束，该装置采用一套美国OPTO 22公司的分布式控制系统，该系统采用ARCNET 工业标准网络和多中央处理单元的硬件结构，配备了2 台工业级计算机作为操作站（亦可同时作为工程师站使用），两台主控制器承担数据交换与顺序控制能，六台中央处理单元分担通讯功能及进行PID运算等低层处理，系统控制中模拟量和数字量各占一半，软件亦采用OPTO 22公司的OPTO FACTORY 3.0E，集成了组态（OPTO CONTROL）、图形（OPTO DISPLAY）、数据交换等工业控制系统必备的软件。
一、半连续聚酯工艺流程介绍（略）
本工艺是以PTA和EG为主要原料，采用直接酯化间歇缩聚的生产工艺。直接酯化法是将釜V-201内预先留有一定量的BHET的低聚体，先将一定摩尔比的PTA与EG浆液，以一定流量连续不断地加入酯化釜V-201，反应是在清晰点下进行。酯化反应结束后，将物料移入缩聚釜V-401中进行缩聚反应。
二、关键工序的控制
1．浆料的配制控制
由于浆料来自该公司的CP（连续聚酯）线，不受本装置控制，而且与本工艺的摩尔比（mol）不一样，这就存在了一个矛盾，加上该装置有间歇生产的特点（酯化到缩聚需要导料），浆料的控制与EG（乙二醇）的添加必须衔接好，这样在实际控制中，设定EG的计量与浆料的总量为一PID控制回路，浆料的速度由CP控制（因CP线需要根据生产调整参数），浆料的流向由控制系统根据总量控制，相关控制采用顺序与联锁结合，浆料的制备与EG的制备完全实现了全自动。
2．酯化内温TI-201与柱顶温TI-202的控制
在聚酯的生产过程中，酯化内温TI-201与柱顶温TI-202的控制一直是比较难处理的，加上一些辅助工艺的先天不足，许多厂家往往采用人盯的办法，但就是达不到理想效果，这次在该装置充分利用OPTO 22 系统的优点，将顺序控制、联锁控制和复杂回路算法完美的结合在一起，程序会根据当前的状态（一些重要的参数诸如内温、水接收量、液位等）得知酯化反应到第几步，然后执行最新的控制方案，这样既使工艺参数趋向稳定，又提高了产品的质量。下图G-02是执行新程序前的该工序的历史趋势图(示意图)，G-03是执行新程序后的该工序的历史趋势图，从两图中可以明显发现采用复杂控制的效果。
3．物料移釜的控制
物料移釜的控制主要包含三大部分：
①判断酯化与缩聚的进程；
②压力的控制；
③物料阀的控制顺序及重要细节。
既然移釜采用自动物料阀，我个人认为必须把它用好，而不是仅仅降低工人的劳动强度，应该充分利用自动化的优点。通过采用全自动导料控制，节约了氮气的用量，节省了反应时间，避免了误操作。在该进程中，先判断工艺的操作状况，而后作出判断下一步的执行动作，此阀门的开启与关闭均累计时间，并能保证物料管内的物料排尽，从而大大减少切片里的小黑点，压力的控制保证了生产上的安全，同时也确保物料能够充分的移釜，对生产控制起稳定作用。
4．缩聚系统的控制
以前缩聚的控制有很多人为因素，每批次的反应时间不一致，真空带料严重，而且冷凝器部位也出现堵料现象，我认为除了在设备上做些文章外，控制的重要性也不能忽视。这次泰国工程中采取了全自动控制，程序过程如下：缩聚开始进行时，先常压一定时间，而后进入低真空程控子程序PC401，在此过程中，同时进行温度TI-401的控制，保证温度能够满足工艺要求，本程序采用四次自动换档控制缩聚的进行，换档会根据温度、功率、真空等参数进行计算寻找换档的时机，通过监测100多批的切片质量指标，可以得出此程控是十分可行的。
5．主工艺总程序的控制
通过多次实践以及进口装置采用常规仪表进行控制的经验，结合OPTO 22控制系统的特点
三、OPTO 22控制系统的特点
1．可靠性高
该OPTO 22系统中的SNAP元件都提供4000V光电隔离，主控制器的MTBF（hour）（平均无故障时间比率）是65,500，完全能够满足现在的工业现场。
2．可维护性高
该OPTO 22系统中的模件全部都是5V直流供电，系统采用模块化的设计，模块和接线端子是分开的，更换模块方便，数字点模块都有LED状态指示，动作和故障都能直观检测到，控制器本身有诊断功能，故障信息存在固定的寄存器中。系统组态采用OPTOCONTROL软件，使用流程图的方式进行编程，控制指令采用现成的英文指令，这种组态方式不但易懂，而且容易修改，更方便了用户维护。
3．智能化
对于SNAP I/O系统，它得所有I/O点都可以完成智能化的功能，这是它与PLC(培训)和DCS的主要区别。对数字点来说，可以进行计数、状态求和、脉冲输出、时间比例输出、看门狗等等；对模拟点来说，可以进行PID运算、数字滤波、累计、求和、看门狗等等；单元处理器上还具备事件响应功能、中断控制功能。
4．实用性强
对于一套现场控制系统，详细的控制方案是十分必要的，但是组态的方便更是首要。一套OPTO 22系统可以同时运行32个实用程序，所有程序都是并行处理，所有的回路调节都不占用主机资源，并且如果有好的局部控制方案，可以编制成子程序，并且该程序可以移植到其它组态中，而不需加以更改，这对于工程技术人员来说是十分重要的，可以将多余的时间用于其他方面。
四、结束语
以上仅仅是我个人关于OPTO 22系统在泰国工程的半连续聚酯中的应用简述，该系统具有操作简便、维护方便等特点，再加上与隔离栅及可靠的电源配套使用情况下，完全能够适合类似场合，该控制方案是长期的经验积累而成，也能够衍生为多场合使用，而且我认为此套方案在公用工程不太稳定的情况下更能发挥作用。
（自动化网苍鹰摘自奥普图公司网站）
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