PKS系統在環氧乙烷衍生生產系統上的應用

王中華

WANG Zhong-hua

（南京工業大學 電子信息與工程學院，南京 211816）

0 引言

隨著我國經濟的飛速發展，環氧乙烷衍生的精細化工產品的市場需求量越來越大，生產的企業也越來越多。實時有效的生產控制對保證生產安全、提高生產效率、避免事故的發生等方面有著十分重要的意義。

本文以某石化企業的環氧乙烷衍生精細化工生產項目為背景，在分析了生產系統的實際需求的基礎上，使用先進的集散控制系統Experion PKS實現了整個生產系統的生產運行。

1 生產工藝

環氧乙烷衍生生產工藝流程的主要過程包括初始檢查，導熱油循環，鏈起始劑加入，預真空，反應，熟化，冷卻、脫氣和排凈，生產工藝流程圖如圖1所示。

圖1 生產工藝流程圖

2 系統結構

環氧乙烷衍生生產系統生產工藝復雜并有一定的毒性，存在一定的危險性，所以整個生產過程的安全和穩定至關重要，為了確保穩定安全的同時又要確保生產系統的效率，本系統采用Honeywell公司的PKS集散控制系統，即新一代過程知識系統（Process Knowledge Solution，Experion PKS），它是Honeywell公司集30年來在過程控制、資源管理和行業知識等多方面的經驗并結合六西格瑪的方法論構成的一個統一的過程知識體系[1]。

環氧乙烷衍生精細化工生產的系統結構圖2所示。從圖中可以看出，系統主要分為四個部分：服務器、操作站（客戶端）、控制系統和現場設備。服務器為冗余服務器，確保了在一臺服務器出現問題時另一臺能保證系統的正常運行。服務器與操作站組成服務器/客戶端結構，在此系統中是指，系統中的生產數據、歷史記錄和報警記錄都是動態存儲在服務器中的，而操作站主要用于對工藝流程的監控，查看歷史趨勢和報警記錄等?？刂破鞑捎萌哂嗟腃300控制器，輸入/輸出卡件也是采用冗余的C系列I/O卡件，這樣確保了系統的安全、穩定，提升了系統的安全等級。

3 預真空順序控制實現

圖2 系統結構圖

真空過程在環氧乙烷衍生精細化工生產系統中起著重要的作用，在反應多個過程中需要處于真空狀態，不然將直接影響環氧乙烷衍生產品的質量，甚至導致產品不合格，更有可能引起事故。為了確保生產系統的穩定，確保真空過程能夠正常運行，在對整個真空過程中設計了兩套真空裝置，兩套裝置可以同時使用，也可以在一套真空裝置出現問題時，及時的使用另一套裝置來做補充。真空過程工藝流程圖如圖3所示。如圖3所示，真空過程的主要組成部分是兩臺真空泵P0106和P0108，提供抽真空的動力。PV165和PV172是兩臺調節閥，通過PID控制回路PIC165和PIC172設定需要抽取真空壓力值。HV151A，HV151B，HV151C三個電磁閥控制使用哪一套真空裝置，如果HV151A打開，HV151C關閉則說明使用的是P0106真空裝置，如果HV151A關閉，HV151B打開，HV151C打開則說明使用的是P0108真空裝置。

圖3 真空過程工藝流程圖

預真空順序控制的實現主要使用的是PKS系統提供的順序控制模塊（Sequential Control Module，SCM），主要由四個部分組成，分別為Transition（條件塊）、Step（步驟塊）、SYNC（同步塊）和Handler(處理程序塊)[2]。預真空順序控制流程圖如圖4所示：

從流程圖中可以看出預真空的流程為：1）判斷預真空標識位確定使用真空過程中那一套真空裝置；2）檢查真空泵的運行狀態，如果停止則繼續，否則提示手動停止真空泵，等待直至真空泵停止為止；3）手動全開真空泵前的調節閥；4）啟動真空泵；5）打開閥HV124、HV125，同時啟動定時器；6）等待HV124、HV125的開回訊反饋。如果定時器的定時時間到，而HV124、HV125的開回訊反饋信息還沒有返回，說明HV124、HV125閥的狀態異常，需要檢查；7）檢查處理過后，選擇繼續或者停止。如果選擇繼續，則真空泵的調節閥置于自動狀態，設定需要的壓力預置值；8）最后等待反應器壓力達到所需要的預真空壓力。

圖4 預真空順序控制流程

以上分析介紹了預真空順序控制流程，我們主要介紹一下PKS系統中Interrupt異常處理程序如何實現。如圖5所示，從圖中可以看出程序首先判斷了HV124，HV125的狀態，當不全為開時，說明閥的狀態異常，置異常標識位STATUS和選擇標識位TIP為1，系統將報警，并且提示選擇。當選擇停止時，選擇和異常標識位復位，通過停止標識位將主程序停止；當選擇重新檢查時，選擇標識位復位，重新檢查閥的狀態，如果閥的狀態沒有異常，則異常標識位復位，異常處理程序結束，如果閥的狀態仍為異常，則選擇標識位仍將被置位，再次提示選擇。

圖5 異常處理實現

4 生產報表功能

PKS系統提供了豐富多樣的并且功能強大的報表，可以滿足各種生產系統的報表需求。根據生產系統生產報表需求，使用PKS系統提供的Free Format Report實現生產報表，然而PKS系統的報表不能自動保存，生產系統又要實現生產報表的歷史查詢，因此需要編程實現自動保存[3]。

下面以配方參數表信息和整個生產系統中反應過程中的溫度最大值和最小值為例，說明自由格式報表的實現。

1）首先在PKS系統中創建一個報表，選擇報表類型為Free Format，命名為報表，報表可以指定打印機，還可以設定周期性生成報表，但是根據生產需求，本系統生產報表需要條件觸發生成。

2）設定自由格式報表的格式，新建一個.txt文件，使用文本編輯器，編輯完成后將文件名和后綴一起修改為rpt1即可。設定報表格式的部分程序如下：

程序的前半部分主要實現的是對報表中所需的數據進行讀取，報表的實現部分從“B：”開始，讀取的數據已經以數字進行編號，再次使用時只需要使用數字編號代替，但是數字編號一點要使用一組單引號包括在內，才能讀取到數據。

3）編寫完自定義格式報表的格式后，在報表設置的Content屬性頁面中指定所要生成的報表的格式為rpt1。

4）觸發生成報表，當整個生產過程完成后，有一個標識位進行標識，就以標識位作為觸發條件，PKS系統支持Point Scripts，支持點觸發的事件。創建標識點的觸發事件，編輯腳本如下：

5）生產報表的自動保存，生成的系統報表保存在系統指定目錄下，每生成一次報表則更新一次目錄里的報表，所以在指定目錄下相應的報表只有一個。要實現生產報表的保存只需在生成報表之后，將指定目錄下生產的報表保存到另一個自定義的目錄下，并且按生產批號修改名稱，生產報表保存的實現使生產報表的歷史查詢得以實現。生產報表保存中必須要避免一種情況的發生，就是由于操作人員的輸入失誤使此次生產批號與以往的生產批次同名，會引起程序的錯誤。根據需求，正確的做法是放棄這次生產報表的保存。生產報表的保存的程序代碼如下：

6）生產報表的歷史查詢，生產報表生成的格式與PKS系統的流程圖的格式是相同的，因此只需將自定義的目錄加入到系統目錄下，就可以像流程圖一樣按名稱調用。

7）生產報表實際效果圖如圖6所示。

圖6 生產報表

5 結束語

本文介紹了基于PKS系統的環氧乙烷衍生精細化工生產系統的實現，主要介紹了該系統中，預真空順序控制和生產報表功能的實現。該環氧乙烷衍生精細化工生產系統已在某石化企業上線，應用效果達到預期要求，工作穩定可靠。

[1]Experion PKS系統中文參考手冊[Z].霍尼韋爾（中國）自動化學院.

[2]曹林虹.Honeywell 公司的TPS 與PKS 系統在空分設備中的應用[J].深冷技術,2006,4:12-14.

[3]韓睿群,李軍.Honeywell Experion PKS 系統在增塑劑生產過程中的應用[J].天津化工,2008,22(3):60-61.