1、概述 某化工有限公司的丙稀酸丁脂裝置是以生產(chǎn)化工涂料為產(chǎn)品的連續(xù)化生產(chǎn)裝置，該裝置共有脫水塔、堿洗塔、醇回收塔、拔頭塔、成品塔、四個反應器和罐區(qū)系統(tǒng)等組成。原料反應需要的熱量由蒸汽提供，整個工藝流程為一個化學合成及物理分餾的生產(chǎn)過程。原料為丙稀酸和丁醇，產(chǎn)品為丙稀酸丁脂，作為涂料產(chǎn)品的化工原料。 2、系統(tǒng)規(guī)模 系統(tǒng)共兩臺操作站，其中一臺兼工程師站，一個控制站，中控室內(nèi)配置UPS、打印機等附件。I/O點配置情況：AI（模擬量輸入）：89點 （如溫度、壓力、液位、流量、調(diào)節(jié)泵的頻率反饋等），AO（模擬量輸出）：32點 （全部為4－20mA電流輸出），DI（數(shù)字量輸入）24個，DO（模擬量輸出）：16點，共有控制回路28個，其中單環(huán)控制回路13個，串級控制回路15個，變頻控制回路8路，現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)主要有氣動調(diào)節(jié)閥和變頻調(diào)速泵組成。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 3、控制方案 一、設計原則 丙稀酸丁脂工藝環(huán)境為中溫、低壓、易燃、易爆，控制介質(zhì)腐蝕性較強，溫度和壓力控制的好壞，直接影響產(chǎn)品質(zhì)量的好壞和產(chǎn)品收率的多少，設計控制程序時充分考慮到上述的特點，將溫度、液位做為主環(huán)，相應的流量作為副環(huán)的串級控制回路和變頻器（主/備切換）控制及塔頂壓力的安全控制等因素作為重點，使整體方案更可靠、靈活、穩(wěn)定。 二、控制系統(tǒng) 本工程采用的控制系統(tǒng)為PCC800小型集散控制系統(tǒng)，它是基于智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化設計思想，針對中小型工業(yè)設備或生產(chǎn)過程，具有模塊化柔性設計；實現(xiàn)過程控制、邏輯控制、順序控制綜合；即可以模塊化分散聯(lián)控，也可以低成本單機配置；提供開放數(shù)據(jù)接口、現(xiàn)場總線和互聯(lián)網(wǎng)接入、吸收最新電子、網(wǎng)絡和控制技術(shù)的新一代中小型集散控制系統(tǒng)MicroDCS。具有可靠性高、系統(tǒng)開放、功能強大、靈活方便、性價比高的特點。 a)可靠性 ·系統(tǒng)的設計、開發(fā)和生產(chǎn)過程嚴格遵守國際《ISO9001質(zhì)量管理體系》，并采取了多種保證可靠性的措施； ·系統(tǒng)任意冗余的設計，它包括電源、主控模板、通訊網(wǎng)絡和I/O模板都可以根據(jù)可靠性配置冗余； ·信號智能調(diào)理與隔離技術(shù)：基于SmartBUS靈巧數(shù)字總線技術(shù)，支持全系列信號模塊自動識別、任意混裝、開放協(xié)議，系統(tǒng)接入可自診斷、自校正、自恢復、故障隔離、自動補償環(huán)境影響?，F(xiàn)場I/O信號全面實現(xiàn)了“點－點隔離”、“點－機隔離”； ·多處理器分布處理、協(xié)調(diào)工作：I/O模塊、I/O模板、控制模板、通訊模板等均配備相應的微處理器，分工協(xié)作、危險分散、可靠性高、穩(wěn)定性強，支持模板故障隔離、在線插拔、在線修復； ·標準9U/6U/84TE機箱，針式連接器，有效的防塵與散熱措施。 b)系統(tǒng)開放性 ·全方位開放設計：基于中文WINDOWS-NT/2000系統(tǒng)環(huán)境下，全面支持ActiveX、OPC、ODBC;提供OLE自動化服務器接口、DDE數(shù)據(jù)交換接口、驅(qū)動器程序接口等將系統(tǒng)全方位的對用戶開放； ·符合IEC61131－3標準的組態(tài)語言，包括功能塊圖FBD、梯形圖LD、結(jié)構(gòu)化文本ST等； ·模擬量輸入，全面支持工業(yè)標準信號（熱點阻、熱點偶、電流、電壓、II/III型標準信號等）的全范圍輸入，不需要調(diào)整硬件配置，只需軟件設置信號類型、信號量程，并確認接線方式即可； ·全面支持TCP/IP協(xié)議，支持客戶－服務器模式，系統(tǒng)網(wǎng)絡有著極大的靈活性和柔韌性。 C）功能強大、靈活、方便 ·畫面組態(tài)使用俄羅斯的TRACEMODE應用軟件，該軟件畫面圖庫豐富，動畫顯示形象生動，在線幫助思路清晰，易學易懂； ·實時運行軟件SunyRTM，擴展先進控制與過程控制算法集，提供123種標準算法模塊，符合IEC61131－3國際標準，先進與靈活的圖形組態(tài)方式，形象直觀，只需制定功能塊，變量拖拉連接，無需編程即可完成控制方案； ·I/O模板智能化，功能強大，運算和處理能力有效分散，大幅度降低控制模板運算負擔與網(wǎng)絡通訊負荷，使得系統(tǒng)運行檢測和故障診斷能力得以提高，模塊采用智能調(diào)理與信號隔離技術(shù)，類型少、易維護，選型和改型方便，備品、備件少； ·網(wǎng)絡上任何一個節(jié)點均可在任意時刻主動向其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，多機備份與通訊方式方便、靈活。 三、工藝控制方案 1、反應器和脫水塔的熱平衡控制 ·反應器所需的熱能來自過熱蒸汽，如何控制好反應器的溫度是至關(guān)重要的，過熱蒸汽經(jīng)減溫減壓調(diào)節(jié)后，先達到一個預期的工藝要求，經(jīng)泵打入反應器下部，因為溫度的滯后性，所以采用了反應器下部原料溫度和蒸汽流量的前饋串級控制與原料進料泵的變頻控制的熱平衡控制為控制基礎，通過調(diào)整PID參數(shù)，達到一個理想的熱交換平衡控制，有利于節(jié)能降耗，增加產(chǎn)品收率。 2、液位及界位控制 ·該裝置共有液位21個，帶控制的為8個，現(xiàn)場儀表均采用EJA現(xiàn)場液位計，保證了物位系統(tǒng)的接入精度，其中拔頭塔和成品塔的塔釜液位調(diào)節(jié)為變頻控制，其余6路為液位和相應的流量的串級控制，液位物料控制趨于平衡。 3、拔頭塔優(yōu)化控制 ·采用拔頭塔溫差和靈敏板回流的串級控制、再沸器溫度和蒸汽流量的串級控制及塔底液位出料的變頻控制，進一步地優(yōu)化拔頭塔的物料控制，增加產(chǎn)品收率，降低能耗。 4、裝置壓力安全控制 ·為了保證壓力的靈敏、可靠，接真空系統(tǒng)的工藝塔頂壓力現(xiàn)場儀表均采用EJA絕對壓力變送器，執(zhí)行機構(gòu)為調(diào)節(jié)閥和氣動安全閥，壓力的微小變化，系統(tǒng)可以作出積極反應，保證了系統(tǒng)的安全性。 5、系統(tǒng)其他功能 ·歷史趨勢曲線記錄、查詢功能； 趨勢畫面針對每一種控制參數(shù)制作了不同的歷史趨勢畫面，通過篩選器可以方便的查詢以前的生產(chǎn)記錄，在主畫面上可以通過調(diào)節(jié)器面板上的圖標點擊相應的實時參數(shù)曲線，很方便的整定PID參數(shù)值。 ·報表的生成和打印功能； 根據(jù)用戶的需要制作了班報和周報報表，對重要的趨勢畫面也可以定時和手動打印，更便于管理。 ·報警值的畫面設置、顯示和聲光報警功能； 共制作了三副報警畫面，設定值可以在線修改，修改權(quán)限有用戶自己定義，報警設置安全、可靠。 ·設置了操作人員、系統(tǒng)維護人員。工藝技術(shù)人員和工程師等不同級別的權(quán)限口令和密碼，鍵盤帶屏蔽功能，使得系統(tǒng)控制和組態(tài)的安全性得以提高。 ·現(xiàn)場儀表和DCS系統(tǒng)的安全接地和后備式UPS的雙電源接入，增加了系統(tǒng)的抗干擾能力和從容應對緊急突發(fā)事件。 4、小結(jié) PCC800集散控制系統(tǒng)應用于丙稀酸丁脂工藝控制系統(tǒng)中，用較低資金投入，收到了很好的效果，它有效地解決了一些復雜的工藝控制方案，使整個裝置運行安全、平穩(wěn)、可靠，不僅增加了產(chǎn)品收率也大大降低了三廢的排放，是一次過程自動化在精細化工工藝控制上的完整、良好的體現(xiàn)。 工藝流程圖示例