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(yīng)器和罐區(qū)系統(tǒng)等組成。原料反應(yīng)需要的熱量由蒸汽提供，整個工藝流程為一個化學(xué)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(jī)等附件。I/O點(diǎn)配置情況：AI（模擬量輸入）：89點(diǎn) （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(diǎn) （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(diǎn)，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(jī)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(shè)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(qiáng)，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(shè)計控制程序時充分考慮到上述的特點(diǎn)，將溫度、液位做為主環(huán)，相應(yīng)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(diǎn)，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(luò)化設(shè)計思想，針對中小型工業(yè)設(shè)備或生產(chǎn)過程，具有模塊化柔性設(shè)計；實(shí)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(jī)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(luò)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(qiáng)大、靈活方便、性價比高的特點(diǎn)。 a)可靠性 ·系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn)過程嚴(yán)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(shè)計，它包括電源、主控模板、通訊網(wǎng)絡(luò)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(fù)、故障隔離、自動補(bǔ)償環(huán)境影響?，F(xiàn)場I/O信號全面實(shí)現(xiàn)了“點(diǎn)－點(diǎn)隔離”、“點(diǎn)－機(jī)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(yīng)的微處理器，分工協(xié)作、危險分散、可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)，支持模板故障隔離、在線插拔、在線修復(fù)； ·標(biāo)準(zhǔn)9U/6U/84TE機(jī)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(shè)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(wù)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)信號（熱點(diǎn)阻、熱點(diǎn)偶、電流、電壓、II/III型標(biāo)準(zhǔn)信號等）的全范圍輸入，不需要調(diào)整硬件配置，只需軟件設(shè)置信號類型、信號量程，并確認(rèn)接線方式即可； ·全面支持TCP/IP協(xié)議，支持客戶－服務(wù)器模式，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)有著極大的靈活性和柔韌性。 C）功能強(qiáng)大、靈活、方便 ·畫面組態(tài)使用俄羅斯的TRACEMODE應(yīng)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(xué)易懂； ·實(shí)時運(yùn)行軟件SunyRTM，擴(kuò)展先進(jìn)控制與過程控制算法集，提供123種標(biāo)準(zhǔn)算法模塊，符合IEC61131－3國際標(biāo)準(zhǔn)，先進(jìn)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(qiáng)大，運(yùn)算和處理能力有效分散，大幅度降低控制模板運(yùn)算負(fù)擔(dān)與網(wǎng)絡(luò)通訊負(fù)荷，使得系統(tǒng)運(yùn)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(hù)，選型和改型方便，備品、備件少； ·網(wǎng)絡(luò)上任何一個節(jié)點(diǎn)均可在任意時刻主動向其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送信息，而不分主從，多機(jī)備份與通訊方式方便、靈活。 三、工藝控制方案 1、反應(yīng)器和脫水塔的熱平衡控制 ·反應(yīng)器所需的熱能來自過熱蒸汽，如何控制好反應(yīng)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(dá)到一個預(yù)期的工藝要求，經(jīng)泵打入反應(yīng)器下部，因?yàn)闇囟鹊臏笮?，所以采用了反?yīng)器下部原料溫度和蒸汽流量的前饋串級控制與原料進(jìn)料泵的變頻控制的熱平衡控制為控制基礎(chǔ)，通過調(diào)整PID參數(shù)，達(dá)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(yīng)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(jìn)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(jī)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(yīng)，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(biāo)點(diǎn)擊相應(yīng)的實(shí)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(shè)置、顯示和聲光報警功能； 共制作了三副報警畫面，設(shè)定值可以在線修改，修改權(quán)限有用戶自己定義，報警設(shè)置安全、可靠。 ·設(shè)置了操作人員、系統(tǒng)維護(hù)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(yīng)對緊急突發(fā)事件。 4、小結(jié) PCC800集散控制系統(tǒng)應(yīng)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(fù)雜的工藝控制方案，使整個裝置運(yùn)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(xì)化工工藝控制上的完整、良好的體現(xiàn)。 工藝流程圖示例