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| 配料系統(tǒng)在半連續(xù)聚酯裝置中的應(yīng)用及開發(fā) | 2020-03-16 |
| 摘要：闡敘了配料系統(tǒng)在半連續(xù)聚酯裝置中的應(yīng)用及開發(fā)情況，主要包括配料系統(tǒng)的硬件配置，重要控制回路的應(yīng)用及在實踐中對配料系統(tǒng)的開發(fā)。 半連續(xù)聚酯配料系統(tǒng)采用采用ARCNET工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)和多處理單元的硬件結(jié)構(gòu)，配備了2臺工業(yè)級計算機作為操作站（亦可同時作為工程師站使用），兩臺主控制器承擔(dān)數(shù)據(jù)交換與順序控制能，六臺處理單元分擔(dān)通訊功能及進(jìn)行PID運算等低層處理，系統(tǒng)控制中模擬量和數(shù)字量各占一半，軟件亦采用配料公司的OPTOFACTORY3.0E，集成了組態(tài)（OPTOCONTROL）、圖形（OPTODISPLAY）、數(shù)據(jù)交換等工業(yè)自動配料系統(tǒng)的軟件。 一、半連續(xù)聚酯配料系統(tǒng)工藝流程介紹 配料系統(tǒng)是以PTA和EG為主要原料，采用直接酯化間歇縮聚的生產(chǎn)工藝。直接酯化法是將反應(yīng)釜V-201內(nèi)預(yù)先留有一定量的BHET的低聚體，先將一定摩爾比的PTA與EG漿液，以一定流量連續(xù)不斷地加入酯化反應(yīng)釜V-201，反應(yīng)是在清晰點下進(jìn)行。酯化反應(yīng)結(jié)束后，將物料移入縮聚反應(yīng)釜V-401中進(jìn)行縮聚反應(yīng)。 二、關(guān)鍵工序的控制 1．漿料的配制控制 由于漿料來自該公司的CP（連續(xù)聚酯）線，不受本裝置控制，而且與本工藝的摩爾比（mol）不一樣，這就存在了一個矛盾，加上該裝置有間歇生產(chǎn)的特點（酯化到縮聚需要導(dǎo)料），漿料的控制與EG（乙二醇）的添加必須銜接好，這樣在實際控制中，設(shè)定EG的計量與漿料的總量為一PID控制回路，漿料的速度由CP控制（因CP線需要根據(jù)生產(chǎn)調(diào)整參數(shù)），漿料的流向由自動配料系統(tǒng)根據(jù)總量控制，相關(guān)控制采用順序與聯(lián)鎖結(jié)合，漿料的制備與EG的制備實現(xiàn)了全自動。 2．酯化內(nèi)溫TI-201與柱頂溫TI-202的控制 在聚酯的生產(chǎn)過程中，酯化內(nèi)溫TI-201與柱頂溫TI-202的控制一直是比較難處理的，加上一些輔助工藝的先天不足，許多廠家往往采用人盯的辦法，但就是達(dá)不到理想效果，這次在該裝置充分利用配料系統(tǒng)的優(yōu)點，將順序控制、聯(lián)鎖控制和復(fù)雜回路算法的結(jié)合在一起，程序會根據(jù)當(dāng)前的狀態(tài)（一些重要的參數(shù)諸如內(nèi)溫、水接收量、液位等）得知酯化反應(yīng)到第幾步，然后執(zhí)行的控制方案，這樣既使工藝參數(shù)趨向穩(wěn)定，又提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。 3．物料移反應(yīng)釜的控制 物料移反應(yīng)釜的控制主要包含三大部分： ①判斷酯化與縮聚的進(jìn)程； ②壓力的控制； ③物料閥的控制順序及重要細(xì)節(jié)。 既然移反應(yīng)釜采用自動物料閥，我個人認(rèn)為必須把它用好，而不是僅僅降低工人的勞動強度，應(yīng)該充分利用自動化的優(yōu)點。通過采用全自動導(dǎo)料控制，節(jié)約了氮氣的用量，節(jié)省了反應(yīng)時間，避免了誤操作。在該進(jìn)程中，先判斷工藝的操作狀況，而后作出判斷下一步的執(zhí)行動作，此閥門的開啟與關(guān)閉均累計時間，并能保證物料管內(nèi)的物料排盡，從而大大減少切片里的小黑點，壓力的控制保證了生產(chǎn)上的安全，同時也確保物料能夠充分的移反應(yīng)釜，對生產(chǎn)控制起穩(wěn)定作用。 4．縮聚系統(tǒng)的控制 以前縮聚的控制有很多人為因素，每批次的反應(yīng)時間不一致，真空帶料嚴(yán)重，而且冷凝器部位也出現(xiàn)堵料現(xiàn)象，我認(rèn)為除了在設(shè)備上做些文章外，控制的重要性也不能忽視。這次泰國工程中采取了全自動控制，程序過程如下：縮聚開始進(jìn)行時，先常壓一定時間，而后進(jìn)入低真空程控子程序PC401，在此過程中，同時進(jìn)行溫度TI-401的控制，保證溫度能夠滿足工藝要求，本程序采用四次自動換檔控制縮聚的進(jìn)行，換檔會根據(jù)溫度、功率、真空等參數(shù)進(jìn)行計算尋找換檔的時機，通過監(jiān)測100多批的切片質(zhì)量指標(biāo)，可以得出此程控是十分可行的。 5．主工藝總程序的控制 通過多次實踐以及進(jìn)口裝置采用常規(guī)儀表進(jìn)行控制的經(jīng)驗，結(jié)合自動配料系統(tǒng)的特點，實際控制時該處會顯示顏色，“STEP”表示具體步驟數(shù)字顯示，“M”表示MAN，“A”表示AUTO，該圖表示酯化反應(yīng)分為11步，酯化反應(yīng)分為10步，縮聚反應(yīng)分為15步，當(dāng)程序執(zhí)行到某步時，該處會顯示綠色，在“M”狀態(tài)時，步驟控制可參照現(xiàn)實人為修改，并且在其中自動和手動控制可以同時進(jìn)行，符合工藝操作的要求，關(guān)鍵步驟相應(yīng)有針對多種狀況的不同的聯(lián)鎖控制。 三、自動配料系統(tǒng)的特點 1．可靠性高 該配料系統(tǒng)中的SNAP元件都提供4000V光電隔離，主控制器的MTBF（hour）（平均時間比率）是65,500，能夠滿足現(xiàn)在的工業(yè)現(xiàn)場。 2．可維護(hù)性高 該配料系統(tǒng)中的模件全部都是5V直流供電，系統(tǒng)采用模塊化的設(shè)計，模塊和接線端子是分開的，更換模塊方便，數(shù)字點模塊都有LED狀態(tài)指示，動作和故障都能直觀檢測到，控制器本身有診斷功能，故障信息存在固定的寄存器中。系統(tǒng)組態(tài)采用OPTOCONTROL軟件，使用流程圖的方式進(jìn)行編程，控制指令采用現(xiàn)成的英文指令，這種組態(tài)方式不但易懂，而且容易修改，更方便了用戶維護(hù)。 3．智能化 對于SNAPI/O系統(tǒng)，它得所有I/O點都可以完成智能化的功能，這是它與PLC和DCS的主要區(qū)別。對數(shù)字點來說，可以進(jìn)行計數(shù)、狀態(tài)求和、脈沖輸出、時間比例輸出、看門狗等等；對模擬點來說，可以進(jìn)行PID運算、數(shù)字濾波、累計、求和、看門狗等等；單元處理器上還具備事件響應(yīng)功能、中斷控制功能。 4．實用性強 對于一場自動配料系統(tǒng)，詳細(xì)的控制方案是十分必要的，但是組態(tài)的方便更是首要。一套配料系統(tǒng)可以同時運行32個實用程序，所有程序都是并行處理，所有的回路調(diào)節(jié)都不占用主機資源，并且如果有好的局部控制方案，可以編制成子程序，并且該程序可以移植到其它組態(tài)中，而不需加以更改，這對于工程技術(shù)人員來說是十分重要的，可以將多余的時間用于其他方面。 四、結(jié)束語 以上僅僅是我個人關(guān)于配料系統(tǒng)在越南工程的半連續(xù)聚酯中的應(yīng)用簡述，該系統(tǒng)具有操作簡便、維護(hù)方便等特點，再加上與隔離柵及可靠的電源配套使用情況下，能夠適合類似場合，該控制方案是長期的經(jīng)驗積累而成，也能夠衍生為多場合使用，而且我認(rèn)為此套方案在公用工程不太穩(wěn)定的情況下更能發(fā)揮作用。 | |
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