SunyPCC800在精细化工行业的应用

1、概述
某化工有限公司的丙稀酸丁脂装置是以生产化工涂料为产品的连续化生产装置，该装置共有脱水塔、碱洗塔、醇回收塔、拔头塔、成品塔、四个反应器和罐区系统等组成。原料反应需要的热量由蒸汽提供，整个工艺流程为一个化学合成及物理分馏的生产过程。原料为丙稀酸和丁醇，产品为丙稀酸丁脂，作为涂料产品的化工原料。
2、系统规模
系统共两台操作站，其中一台兼工程师站，一个控制站，中控室内配置UPS、打印机等附件。I/O点配置情况：AI（模拟量输入）：89点 （如温度、压力、液位、流量、调节泵的频率反馈等），AO（模拟量输出）：32点 （全部为4－20mA电流输出），DI（数字量输入）24个，DO（模拟量输出）：16点，共有控制回路28个，其中单环控制回路13个，串级控制回路15个，变频控制回路8路，现场执行机构主要有气动调节阀和变频调速泵组成。


系统结构框图
3、控制方案
一、设计原则
丙稀酸丁脂工艺环境为中温、低压、易燃、易爆，控制介质腐蚀性较强，温度和压力控制的好坏，直接影响产品质量的好坏和产品收率的多少，设计控制程序时充分考虑到上述的特点，将温度、液位做为主环，相应的流量作为副环的串级控制回路和变频器（主/备切换）控制及塔顶压力的安全控制等因素作为重点，使整体方案更可靠、灵活、稳定。
二、控制系统
本工程采用的控制系统为PCC800小型集散控制系统，它是基于智能化、数字化、网络化设计思想，针对中小型工业设备或生产过程，具有模块化柔性设计；实现过程控制、逻辑控制、顺序控制综合；即可以模块化分散联控，也可以低成本单机配置；提供开放数据接口、现场总线和互联网接入、吸收最新电子、网络和控制技术的新一代中小型集散控制系统MicroDCS。具有可靠性高、系统开放、功能强大、灵活方便、性价比高的特点。
a)可靠性
·系统的设计、开发和生产过程严格遵守国际《ISO9001质量管理体系》，并采取了多种保证可靠性的措施；
·系统任意冗余的设计，它包括电源、主控模板、通讯网络和I/O模板都可以根据可靠性配置冗余；
·信号智能调理与隔离技术：基于SmartBUS灵巧数字总线技术，支持全系列信号模块自动识别、任意混装、开放协议，系统接入可自诊断、自校正、自恢复、故障隔离、自动补偿环境影响。现场I/O信号全面实现了“点－点隔离”、“点－机隔离”；
·多处理器分布处理、协调工作：I/O模块、I/O模板、控制模板、通讯模板等均配备相应的微处理器，分工协作、危险分散、可靠性高、稳定性强，支持模板故障隔离、在线插拔、在线修复；
·标准9U/6U/84TE机箱，针式连接器，有效的防尘与散热措施。
b)系统开放性
·全方位开放设计：基于中文WINDOWS-NT/2000系统环境下，全面支持ActiveX、OPC、ODBC;提供OLE自动化服务器接口、DDE数据交换接口、驱动器程序接口等将系统全方位的对用户开放；
·符合IEC61131－3标准的组态语言，包括功能块图FBD、梯形图LD、结构化文本ST等；
·模拟量输入，全面支持工业标准信号（热点阻、热点偶、电流、电压、II/III型标准信号等）的全范围输入，不需要调整硬件配置，只需软件设置信号类型、信号量程，并确认接线方式即可；
·全面支持TCP/IP协议，支持客户－服务器模式，系统网络有着极大的灵活性和柔韧性。
C）功能强大、灵活、方便
·画面组态使用俄罗斯的TRACEMODE应用软件，该软件画面图库丰富，动画显示形象生动，在线帮助思路清晰，易学易懂；
·实时运行软件SunyRTM，扩展先进控制与过程控制算法集，提供123种标准算法模块，符合IEC61131－3国际标准，先进与灵活的图形组态方式，形象直观，只需制定功能块，变量拖拉连接，无需编程即可完成控制方案；
·I/O模板智能化，功能强大，运算和处理能力有效分散，大幅度降低控制模板运算负担与网络通讯负荷，使得系统运行检测和故障诊断能力得以提高，模块采用智能调理与信号隔离技术，类型少、易维护，选型和改型方便，备品、备件少；
·网络上任何一个节点均可在任意时刻主动向其他节点发送信息，而不分主从，多机备份与通讯方式方便、灵活。
三、工艺控制方案
1、反应器和脱水塔的热平衡控制
·反应器所需的热能来自过热蒸汽，如何控制好反应器的温度是至关重要的，过热蒸汽经减温减压调节后，先达到一个预期的工艺要求，经泵打入反应器下部，因为温度的滞后性，所以采用了反应器下部原料温度和蒸汽流量的前馈串级控制与原料进料泵的变频控制的热平衡控制为控制基础，通过调整PID参数，达到一个理想的热交换平衡控制，有利于节能降耗，增加产品收率。
2、液位及界位控制
·该装置共有液位21个，带控制的为8个，现场仪表均采用EJA现场液位计，保证了物位系统的接入精度，其中拔头塔和成品塔的塔釜液位调节为变频控制，其余6路为液位和相应的流量的串级控制，液位物料控制趋于平衡。
3、拔头塔优化控制
·采用拔头塔温差和灵敏板回流的串级控制、再沸器温度和蒸汽流量的串级控制及塔底液位出料的变频控制，进一步地优化拔头塔的物料控制，增加产品收率，降低能耗。
4、装置压力安全控制
·为了保证压力的灵敏、可靠，接真空系统的工艺塔顶压力现场仪表均采用EJA绝对压力变送器，执行机构为调节阀和气动安全阀，压力的微小变化，系统可以作出积极反应，保证了系统的安全性。
5、系统其他功能
·历史趋势曲线记录、查询功能；
趋势画面针对每一种控制参数制作了不同的历史趋势画面，通过筛选器可以方便的查询以前的生产记录，在主画面上可以通过调节器面板上的图标点击相应的实时参数曲线，很方便的整定PID参数值。
·报表的生成和打印功能；
根据用户的需要制作了班报和周报报表，对重要的趋势画面也可以定时和手动打印，更便于管理。
·报警值的画面设置、显示和声光报警功能；
共制作了三副报警画面，设定值可以在线修改，修改权限有用户自己定义，报警设置安全、可靠。
·设置了操作人员、系统维护人员。工艺技术人员和工程师等不同级别的权限口令和密码，键盘带屏蔽功能，使得系统控制和组态的安全性得以提高。
·现场仪表和DCS系统的安全接地和后备式UPS的双电源接入，增加了系统的抗干扰能力和从容应对紧急突发事件。
4、小结
PCC800集散控制系统应用于丙稀酸丁脂工艺控制系统中，用较低资金投入，收到了很好的效果，它有效地解决了一些复杂的工艺控制方案，使整个装置运行安全、平稳、可靠，不仅增加了产品收率也大大降低了三废的排放，是一次过程自动化在精细化工工艺控制上的完整、良好的体现。


工艺流程图示例