| 配料系統在半連續聚酯裝置中的應用及開發 | 2020-03-16 |
| 摘要：闡敘了配料系統在半連續聚酯裝置中的應用及開發情況，主要包括配料系統的硬件配置，重要控制回路的應用及在實踐中對配料系統的開發。 半連續聚酯配料系統采用采用ARCNET工業標準網絡和多處理單元的硬件結構，配備了2臺工業級計算機作為操作站（亦可同時作為工程師站使用），兩臺主控制器承擔數據交換與順序控制能，六臺處理單元分擔通訊功能及進行PID運算等低層處理，系統控制中模擬量和數字量各占一半，軟件亦采用配料公司的OPTOFACTORY3.0E，集成了組態（OPTOCONTROL）、圖形（OPTODISPLAY）、數據交換等工業自動配料系統的軟件。 一、半連續聚酯配料系統工藝流程介紹 配料系統是以PTA和EG為主要原料，采用直接酯化間歇縮聚的生產工藝。直接酯化法是將反應釜V-201內預先留有一定量的BHET的低聚體，先將一定摩爾比的PTA與EG漿液，以一定流量連續不斷地加入酯化反應釜V-201，反應是在清晰點下進行。酯化反應結束后，將物料移入縮聚反應釜V-401中進行縮聚反應。 二、關鍵工序的控制 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的特點（酯化到縮聚需要導料），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線需要根據生產調整參數），漿料的流向由自動配料系統根據總量控制，相關控制采用順序與聯鎖結合，漿料的制備與EG的制備實現了全自動。 2．酯化內溫TI-201與柱頂溫TI-202的控制 在聚酯的生產過程中，酯化內溫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，但就是達不到理想效果，這次在該裝置充分利用配料系統的優點，將順序控制、聯鎖控制和復雜回路算法的結合在一起，程序會根據當前的狀態（一些重要的參數諸如內溫、水接收量、液位等）得知酯化反應到第幾步，然后執行的控制方案，這樣既使工藝參數趨向穩定，又提高了產品的質量。 3．物料移反應釜的控制 物料移反應釜的控制主要包含三大部分： ①判斷酯化與縮聚的進程； ②壓力的控制； ③物料閥的控制順序及重要細節。 既然移反應釜采用自動物料閥，我個人認為必須把它用好，而不是僅僅降低工人的勞動強度，應該充分利用自動化的優點。通過采用全自動導料控制，節約了氮氣的用量，節省了反應時間，避免了誤操作。在該進程中，先判斷工藝的操作狀況，而后作出判斷下一步的執行動作，此閥門的開啟與關閉均累計時間，并能保證物料管內的物料排盡，從而大大減少切片里的小黑點，壓力的控制保證了生產上的安全，同時也確保物料能夠充分的移反應釜，對生產控制起穩定作用。 4．縮聚系統的控制 以前縮聚的控制有很多人為因素，每批次的反應時間不一致，真空帶料嚴重，而且冷凝器部位也出現堵料現象，我認為除了在設備上做些文章外，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：縮聚開始進行時，先常壓一定時間，而后進入低真空程控子程序PC401，在此過程中，同時進行溫度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行，換檔會根據溫度、功率、真空等參數進行計算尋找換檔的時機，通過監測100多批的切片質量指標，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口裝置采用常規儀表進行控制的經驗，結合自動配料系統的特點，實際控制時該處會顯示顏色，“STEP”表示具體步驟數字顯示，“M”表示MAN，“A”表示AUTO，該圖表示酯化反應分為11步，酯化反應分為10步，縮聚反應分為15步，當程序執行到某步時，該處會顯示綠色，在“M”狀態時，步驟控制可參照現實人為修改，并且在其中自動和手動控制可以同時進行，符合工藝操作的要求，關鍵步驟相應有針對多種狀況的不同的聯鎖控制。 三、自動配料系統的特點 1．可靠性高 該配料系統中的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，能夠滿足現在的工業現場。 2．可維護性高 該配料系統中的模件全部都是5V直流供電，系統采用模塊化的設計，模塊和接線端子是分開的，更換模塊方便，數字點模塊都有LED狀態指示，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。系統組態采用OPTOCONTROL軟件，使用流程圖的方式進行編程，控制指令采用現成的英文指令，這種組態方式不但易懂，而且容易修改，更方便了用戶維護。 3．智能化 對于SNAPI/O系統，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的主要區別。對數字點來說，可以進行計數、狀態求和、脈沖輸出、時間比例輸出、看門狗等等；對模擬點來說，可以進行PID運算、數字濾波、累計、求和、看門狗等等；單元處理器上還具備事件響應功能、中斷控制功能。 4．實用性強 對于一場自動配料系統，詳細的控制方案是十分必要的，但是組態的方便更是首要。一套配料系統可以同時運行32個實用程序，所有程序都是并行處理，所有的回路調節都不占用主機資源，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中，而不需加以更改，這對于工程技術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、結束語 以上僅僅是我個人關于配料系統在越南工程的半連續聚酯中的應用簡述，該系統具有操作簡便、維護方便等特點，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驗積累而成，也能夠衍生為多場合使用，而且我認為此套方案在公用工程不太穩定的情況下更能發揮作用。 | |
