1 引言 我单位20万吨/年固相缩聚装置的生产工艺分预结晶、结晶、预热、热氮输送、反应、冷却、氮气净化、氮气干燥、切片输送、热媒系统等十部分。考虑到实际生产的需要及性能价格比方面的原因,采用了国产和利时HolliAS-MACS控制系统,各种工艺参数的采集实现模块化、智能化。该系统在固相缩聚装置中成功得到应用,为解决生产过程控制和管理提供了一种切实可行的技术方案。
2 工艺简介 基础切片在常温下进入预结晶器,通过将预结晶过的切片与刚刚加入的切片混起来,并在大量的往复循环空气作用下形成涌动,空气通过热媒加热器加热到180℃,停留15分钟左右经旋转给料器进入结晶器,进一步提高结晶度,结晶度在40%达到平衡。结晶切片通过可调节溢流挡板,经旋转给料器进入预热器。切片由交叉 逆向流动的热氮气加热到所需温度。离开预热器的切片靠热氮气输送到反应器,用于输送的氮气经压缩机加压,并通过热媒加热器加热到所需温度,将出自预热器的切片送至反应器,物料缓慢向下移动,同时发生缩聚反应,切片中夹带的副产品被逆向流动的氮气带走。切片反应后,进入冷却器,冷却至60℃左右时由气力输送系统送至成品料仓。从反应器出来的氮气与从预热器出来的氮气混合去氮气净化系统。氮气净化系统中,碳氢化合物通过催化反应器被氧化,反应温度升为350℃,生产二氧化碳和水。经净化后的氮气经干燥重新返回到固相缩聚反应器。从热媒站送来的一次热媒,经泵加压后作为二次热媒送入子系统热媒加热器,每个热媒器均采用三通阀控制二次热媒的加热温度。
 图1 工艺流程图 3控制方案 3.1系统硬件配置 为保证系统长期安全、稳定地运行,控制系统采用HolliAS-MACS系统,该系统充分应用了最新信号处理技术、高速网络通信技术、可靠的软件平台和软件设计技术以及现场总线技术,采用了高性能的微处理器和成熟的先进控制算法,具有高速可靠的数据输入、输出、运算、过程控制功能和联锁逻辑控制功能,能适应更广泛更复杂的应用要求,是一个全数字化、结构灵活、功能完善的新型开放式集散控制系统。
本系统由一个工程师站、三个操作员站、两个控制站组成,系统拓扑结构见图2。整个系统包括I/O总点数为879点,其中模拟输入206点,模拟输出42点,数字输入412点,数字输出224点。其中通讯网络和主控制卡、数据转发卡及重要的模拟量输入、输出通道采用冗余配置,保证系统安全高效运行。
 图2 MACS控制系统配置图 系统配置清单如下(见表1):
表1 系统I/0卡件配置表

3.2系统软件设计 系统软件分为两层。控制组态软件(CONMAKER),人机接口软件(FACVIEW)。人机接口软件具备丰富的全汉字图形组态,可以实现复杂的图形界面,并支持动画技术、图形缩放技术、多窗口技术,各种数据、曲线、棒图,各种仪表盘的实时显示。控制组态软件可以实现各种批处理流程,PID回路、复杂回路、逻辑回路以及先进控制算法。组态后系统的画面主要包括主控画面、监控画面、报警显示画面、趋势显示画面。监控画面有电机启停按钮、阀门切换开关,并动态的显示阀门状态、报警等;参数画面可修改PID给定值、限副等参数。通过设置不同级别的安全口令及用户操作权限,确保系统的安全和可靠。
3.2.1程序控制系统 固相缩聚中氮气干燥系统是整个系统的重要部分,氮气的露点高低直接影响切片的质量。正常干燥过程下,一用一备的两台干燥机的15个程控阀按照预先设定的步骤及切换时间开启和关闭,实现并行、再生、卸压、加热、冷却、加压等七个步骤,当出现下列情况之一时,DCS系统会自动检测并报警:(1)某程序控制阀的外部元件出现故障;(2)某干燥系统的控制输出模件发生故障;(3)某内部压力达到高低限。操作工可以根据屏幕上的报警提示,做出相应的处理。
如果此时处于自动程序切换方式,DCS程序会考虑在最合适的步序自动切换到备用机运行,使生产得以连续稳定地进行。每一步序的时间可人工设定,或选择自适应控制方式,由DCS程序根据工况自动设置其时间。
3.2.2回路调节系统 温度调节使用较为先进的单神经元控制器。单神经元控制器继承了常规PID控制器的简单、实用,易于在DCS系统中通过组态实现的优点,现场可调整参数少,易于现场调试,控制品优于常规PID控制器。
该系统使用热媒加热,每个热媒器均采用三通阀控制二次热媒的加热温度。常规PID 进行控制,一般温度能控制在±0.7℃以内,有滞后现象,参数整定较困脑,而且经常需要操作人员的干预,手动稳定和控制热媒阀的开度,不能长时间实现自动调节。投运单神经元控制器后,系统性能得到明显改善。初步整定神经元学习率初值0.02-0.05 ,但调节过慢,学习率过小。将学习率初值整定到0.08,调节效果较为理想,热媒温度基本控制在±0.2℃以内。
3.2.3 网络变量 两个控制站要共用输送系统中的一些变量,使用到网络变量,实现数据的读、写功能。网络变量是以全局网络变量组做传送的基本介质。换言之,网络上实际传送的数据是:完整的全局变量组。写节点将本站内所有其他节点需要读的变量,集中到全局网络变量组中,发送出去。读节点虽然必须从网络上读取此全局网络变量组,但是程序中可以各取所需,根据需要读取变量。
3.2.4 串级控制 预热器料位与预结晶器下料旋转阀转速构成串级控制回路,从而保证系统进料与出料的稳定性。该旋转阀为变频控制,可根据设定调节转速。旋转阀转速控制为副回路,预热器料位控制为主回路。反应器下料旋转阀与反应器重量构成串结回路。通过反应器内的切片重量控制下料速度,达到出料的稳定性。重量控制为主回路,反应器旋转阀转速为副回路。
4结束语 该系统投入运行以来,基本满足了原先的设计要求,采用工控机作集中监控,使整个系统的自动化水平有了很大的提高,能够自动、安全、稳定运行,便于了维护;友好的用户界面,方便了工艺操作,深受操作人员的欢迎。
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