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GE PPS 在聚氨酯涂料生產線中的應用
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 北京遠東儀表有限公司系統集成事業部工程部
劉繼軍、王清山、梁銘力

    摘要:本文描述了聚氨酯涂料生產線的特點,結合GE PPS在武漢卓寶科技聚氨酯生產線中的應用。

    關鍵詞:聚氨酯,PPS,高可用控制器

    項目名稱:武漢卓寶科技有限公司1.5萬噸聚氨酯涂料控制系統

  應用背景

  聚氨酯涂料屬于一種新材料領域建筑防水材料,技術含量高,由于其具有環保,無污染、防水效果好、涂層彈性好、粘結力強、抗老化等特點,使其在建筑防水領域得到了廣泛的應用。項目分為一、二期,長遠規劃為10萬噸/年,目前是一期年產15,000噸環保型聚氨酯涂料生產線,全廠自動化系統采用了GE的PPS系統。為國內已投入運行的生產線中投資規模最大,控制最先進的項目。

  客戶需求

  項目工期緊,控制系統立項到完成現場實施只有近4個月的時間。控制工藝復雜,這就要求系統具有簡單、方便的特點。還要具有以下特點:

  1、穩定,要保持連續生產。

  2、高開放性和先進性,希望選用具有最領先技術的產品,同時由于規劃的需要,要求產品有好的開放性和拓展能力,以便以后進行擴建。

  3、價格和產品的性能也是用戶關注的兩點。

  解決方案

  GE針對用戶的需求提供了新一代混合控制系統PPS來實施聚氨酯的生產控制。本項目的控制系統由三部分組成,分別為:人機界面、控制器和I/O卡件。整個系統結構圖如下:

    人機界面部分:

    采用最新的 PPS(Proficy Process System) 軟件,共設兩臺站,一臺為工程師站(工程師站兼操作員站),另一臺為操作員站兼歷史數據站運行Proficy Historian及軟件。工程師站的主要功能在于實現過程系統控制策略的設計、開發和文檔生成以及可視化顯示畫面組態,工程師站還能夠兼操作員控制臺使用。操作員站兼歷史數據站負責提供可視化顯示畫面、趨勢圖、PID 面板和系統的報警列表以及歷史趨勢的記錄功能,操作員能夠對過程控制器進行監視控制并確認報警,操作員站界面選用了代表當今最新技術的HMI軟件Proficy HMI/SCADA–iFIX。

    控制器部分:

    采用一對冗余的PACSystems RX7i控制器,通過以太網與上位機連接。GE公司提供的PACSystems RX7i控制器是一款領先行業的高性能控制器,主頻高達600MB,用戶內存可達64MB,數據同步速率可達2.12G波特率,每一個掃描周期同步2次,主、從控制器可真正做到無擾切換。控制邏輯組態符合 IEC 61131(LD、FBD、IL和 SFC)要求。采用 VME 背板,并能支持第三方智能模塊。支持高速冗余,備用控制器等待在熱備狀態、作為主控制器的鏡像。支持100Mbps EGD 以太網 I/O協議,以實現在子系統控制器和系統可視化軟件中通訊。

    I/O 卡件部分:

    采用GE公司性價比高的VersaMax I/O模塊。VersaMax I/O具有導軌式安裝,維護方便、支持熱插拔、可自動配置(不需要硬件組態就能被系統自動識別)等特點。采用這種解決方案既滿足了用戶對連續運行穩定、可靠的要求,又滿足了用戶節約投資成本的意愿。卡件種類包括 15 通道通用型 AI卡件, 12通道 AO 卡件,32通道 DI 卡件以及 32 通道 DO 卡件。

    控制工藝

    生產過程包括了原料儲罐、原料計量、原料配比、反應釜加熱升溫、反應釜真空、反應釜降溫、出料計量等控制。需要控制的對象包括儲罐、原料計量槽,泵槽連鎖、反應釜溫度壓力控制及連鎖以及變頻控制等,在整個過程中,溫度、壓力及原料配比控制尤為關鍵。控制方案涉及到自動、手動、配方管理、微控、滯后、連鎖等控制手段。其中,典型的工藝方案摘要如下:

  1) 甲組分生產工藝

   將聚醚、蓖麻油、二甲苯按配方量投入反應釜,攪拌升溫,真空脫水至含水<0.15%后降溫,投入異氰酸及阻聚劑,聚合反應后降溫,真空脫泡,出料包裝入庫。

  2) 乙組分生產工藝

   將煤焦油、含水多元醇廢液、氯油、填充料投入反應釜中,升溫攪拌,經真空脫水后,冷卻降溫,投入不含水多元胺及各類助劑,攪拌均勻后,出料包裝入庫。

  整個控制系統具有:

  1) 方便美觀的操作員站界面。系統工藝圖如下:

圖1:真空系統圖

圖2:原料儲罐系統圖

  2)集中的歷史數據庫。系統采用統一的數據庫系統記錄過程實時數據和報警事件信息。

  3)系統采用冗余的高性能控制器,確保了系統的穩定運行。

  4)易擴展性和開放性。系統可以根據需要增加控制器和操作站,并且不影響原系統的運行。同時,系統具有很好的開放性,可方便的與第三方設備通信,支持Modbus、Profibus DP、OPC等通信接口。

  實施結果

  采用PPS方便了系統控制策略的生成,采用統一數據庫變量名,簡化了系統開發和維護的時間。高性能的控制器提升了運行效率,提供的解決方案最大程度的保護了用戶的投資。同時,由于PPS 系統良好的拓展性,確保了用戶能夠順利實施二期項目。隨著用戶對 PPS 系統的不斷熟悉,可以預期,PPS 系統更多的優點將不斷被用戶應用于生產過程中,給用戶帶來更大的利益,同時也為GE帶來更高的聲譽。

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