DCS在聚甲醛裝置上的應用

張 杰，馬 翔

開封龍宇化工有限公司，河南開封 475200

0 引言

PKS（Process Knowledge System）系統(tǒng)是Honeywell公司最近推出的新一代控制系統(tǒng)，它繼承了傳統(tǒng)DOS的優(yōu)點，同時又融合新的技術突破，是一套比其公司TPS及PlantScape系統(tǒng)更趨完善的控制系統(tǒng)。Honeywell EPKS C300系統(tǒng)成功在4萬噸/年聚甲醛項目中得到應用。

1 POM的生產(chǎn)工藝

POM生產(chǎn)工藝主要包括甲醛反應及除醇濃縮、三聚甲醛反應濃縮及萃取精制、二氧五環(huán)反應濃縮及萃取精制、聚合、離心過濾干燥、擠出及桶槽式干燥、風送及包裝等，整個生產(chǎn)流程是個密閉的系統(tǒng)，即可有效利用原料，又降低操作人員接觸各種有毒介質(zhì)的可能性，提高裝置操作的安全性。

2 Honeywell EPKS C300 系統(tǒng)的特點

該系統(tǒng)采用服務器/客戶端架構(gòu)，具有容錯以太網(wǎng)，服務器冗余、控制器冗余、I/O通道冗余、人機界面友好、支持第三方設備、組態(tài)方便等特點，適應了在POM裝置的高端要求。

2.1 系統(tǒng)硬件

1）防腐保護

為了提供額外的防腐保護，能滿足這些惡劣現(xiàn)場環(huán)境的硬化產(chǎn)品，在 I/O 電路板加上防腐涂層是標準做法，使得它們可以放置到（G3）腐蝕環(huán)境中。Honeywell 的 I/O 系統(tǒng)組件中的所有卡件，均帶有防腐涂層。

2）合理的空間布置

C300控制器和C系列I/O卡件占用很小的機柜空間，可混合使用不同的I/O接口，支持兩個IOLINK接口，每個C300最多支持64個冗余I/O 模件，C300所有的RAM內(nèi)存具有ECC功能，帶有啟動診斷與運行診斷程序。

3）先進的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

C300控制防火墻，在已有可靠的網(wǎng)絡架構(gòu)基礎上，增加另外一層高安全防護以實現(xiàn)拒絕接收所有控制器不需要的信息，如果通訊速度變慢，將對那些不重要的信息流進行控制。

2.2 系統(tǒng)軟件

EPKS R301是針對EPKS C300所有采用的軟件系統(tǒng)，它提供了C300卡件運行的軟件平臺。Experion 的企業(yè)模型提供了完善的數(shù)據(jù)以支持操作員和工程師。Experion 的控制策略用Control Builder 生成。Control Builder 是一個圖形化、面向?qū)ο蟮墓ぞ撸ぷ髟诳刂茍?zhí)行環(huán)境（CEE）下，支持Experion 的過程控制器、應用控制器及仿真控制器。

硬件配置

DCS控制系統(tǒng)配置：模擬量輸入點（AI）1552個，模擬量輸出點（AO）432個。熱電阻輸入點（LLMUX）144個，開關量輸入點（DI）1120個，開關量輸出點（DO）點608個。控制回路286個。配置相應的硬件：操作站19個，其中15個為單屏Flex station。4個為單屏console station，控制機柜6個，輔助柜10個，電源柜4個，采用了4對C300控制器（均為冗余）。整體架構(gòu)如圖1所示：

圖 1

控制站采集信號并進行運算輸出，具有故障自診斷功能。控制系統(tǒng)中全部的AO卡件和部分重要的AI、DO卡件采用冗余模式，當出現(xiàn)卡件故障時候，卡件能實現(xiàn)無擾動切換，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了硬件基礎。操作站提供人機操作界面，接收控制器傳到服務器的數(shù)據(jù)，供工藝人員監(jiān)視操作。

2.3 主要控制特點

2.3.1 POM控制特點

POM屬于精細化工，控制過程參數(shù)稍有偏差都會是物料發(fā)生自聚，結(jié)晶。所以對控制要求比較嚴格，自動化水平的提高不僅僅降低工人的勞動強度，還可以提高產(chǎn)量，降低損耗，減少事故，提高效益。POM控制程序中所建立的CM點總共有800多個。CM點包括簡單的單回路控制、串級控制、分程控制、選擇控制、比值控制、聯(lián)鎖控制等。

2.3.2 典型控制方案

1）反應器頂部冷凝器的控制

從反應器的反應出料氣體在進入冷凝器時，有約一半量的高溫氣體由濃縮塔德中部進料，這可降低再沸器的熱能使用，另一半量的高溫氣體進入反應器頂部冷凝器冷凝，冷凝液排至緩沖槽，頂部冷凝器設有串級控制系統(tǒng)，以頂部冷凝器出料溫度為主環(huán)，80度熱水流量控制為副環(huán)。

2）氮氣密封

在進入捏合機的三種原料二氧五環(huán)儲槽、三聚甲醛儲槽、MEAL儲槽上均設有分程調(diào)節(jié)，分別控制氮封和排氣，是儲槽保持一定壓力的氮封以防止氧化。

3）甲醛反應物料控制

在進甲醛反應的幾種物料中，空氣的量與甲醇的量視反應情況維持在適當?shù)谋嚷剩羝凉窈筮M入氣體混合器，其流量與甲醇有一定的流量比，四種進料量維持一個特定的比率，在銀觸媒的催化作用下將產(chǎn)生激烈的氧化放熱反應，這里就用到了典型的比值調(diào)節(jié)，使其反應維持安全高效率的進行。

3 結(jié)論

Honeywell公司的EPKS C300 DCS控制系統(tǒng)，融入Honeywell公司數(shù)十年在過程控制、企業(yè)資產(chǎn)管理等方面的經(jīng)驗，融合了最新的控制和現(xiàn)場總線技術，應用EPKS C300的POM項目已與2010年12月建成并投產(chǎn)，運行穩(wěn)定，比POM更早期的甲醇項目也應用了EPKS系統(tǒng)，取得了良好的效果。

[1]王樹青，樂嘉謙.自動化與儀表工程師手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2010.

[2]王再英，劉淮霞.過程控制系統(tǒng)與儀表[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[3]李正軍.現(xiàn)場總線及其應用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.