苯酐生產計算機控制與實現

陳曉紅

（中國船舶重工集團公司 第七○三研究所，哈爾濱 150078）

1 生產工藝介紹

1.1 工藝理論基礎

鄰二甲苯預熱后和熱空氣按一定比例在汽化器中均勻混合，然后進入氧化反應器。在氧化反應器中鄰二甲苯與空氣中的氧氣在催化劑表面氧化生成鄰苯二甲酸酐。氧化反應是在氣相中完成的，生成的氣態苯酐經凝華、熱熔、精制得到液態精苯酐，液態精苯酐再經結片得到固態片狀產品苯酐。

1.2 影響因素

以上這些反應均受到反應溫度、壓力、空速、催化劑的活性和選擇性及原料的純度等因素的影響，隨著催化劑使用時間的增長，反應條件逐步調整，苯酐收率下降而副產物增加。

2 DCS控制系統基本概念

采用分級分布式控制，以微處理器為核心的基本控制器，代替模擬儀表完成常規的過程控制，同時進行復雜算式運算和順序控制。

采用物理上分散的結構，實現真正的分散控制。在現場就地安裝的基本控制器，不但節省了電纜，同時減少了傳輸線路對信號的干擾，并且縮短了控制回路，加快了反應速度。

備有計算機之間的通信系統數據高速通道提高了現代分時通信的技術，實現了綜合控制。備有多功能CRT操作臺作為集中型的人-機接口，在CRT操作臺上，可以存取并能以多種畫面顯示全部過程變量、控制變量及其它參數，以及直接操作遠程基本控制器，實現了集中監視和集中操作。

管理計算機通過高速數據通道，直接與過程相聯結，完成生產計劃、管理、決策的最優化從而實現了整個生產過程的最優化自動控制。

3 苯酐生產計算機控制與實現

3.1 現場數據的采集

對于本裝置成本核算所需的原料、副產品、中間產品、共用工程都設置精度較高的現場計量儀表，以保證現場數據采集及時準確。

數據采集內容：現場溫度、流量、液位、壓力。

3.2 計算機控制實現

3.2.1 可組態回路控制（CCF）

為了指示運算塊執行某種功能，需要用一種稱為“組態”的程序。經“組態”過的運算塊能明確自己的任務。因此，所謂組態，就是指確定運算塊的工作方式。

基本控制器的組態，是通過向CPU輸入組態字完成的。組態字應選擇運算塊的運算格式，決定輸入信號的類型和來源，決定報警的類型，決定該運算塊與其它運算塊的連接關系以及運算塊的數據處理方式、輸出顯示格式。通過組態，任一運算塊的輸入、輸出都能和該基本控制器內另一個運算塊進行連接，這樣就能將已經提供的標準控制軟件組合成相當復雜的控制結構。由于這種組合不需改變外部接線，只需填寫組態字，故通常就將運算塊組態實現的連接稱為“軟線連接”，以區別于正常的軟線連接。

1）溫度控制回路。現場溫度檢測元件采集溫度，經熱電偶板/熱電阻板調節成標準電信號到模擬量終端板，經A/D轉換模擬信號轉變成數字信號，輸入，經PID（比例積分微分）調節，輸出，經D/A轉換數字信號轉變成模擬信號到終端板→現場調節閥調節。

2）流量控制回路。電磁流量計將現場流量信號轉換成標準電信號到模擬量終端板，經A/D轉換模擬信號轉變成數字信號，輸入開方功能塊（因流量與體積開方成正比）開方，經PID（比例積分微分）調節，輸出，經D/A轉換數字信號轉變成模擬信號到終端板→現場調節閥調節。

3）氧化單元FFIC流量比值調節回路。現場孔板流量計采集流量，經變送器將現場流量信號轉換成標準電信號到模擬量終端板，經A/D轉換模擬信號轉變成數字信號，輸入開方功能塊（因流量與體積開方成正比）開方，得到其中一個流量信號：同理得到另一個流量信號。這兩個流量信號經DCS的內部比值計算器功能塊進行比值計算，經PID（比例積分微分）調節，輸出，經D/A轉換數字信號轉變成模擬信號到終端板→現場調節閥調節。

3.2.2 順時控制

用TCL泰勒控制語言程序實現順時控制是非常方便的，以切換冷凝器為例，控制過程的第一步源程序代碼如下：

TCL SOURCE LISTING：E108-TIM

TIMESTAMP；17 MAY 00 10：24

PROC E108-TIMING；

/*Main program for five condensers'schedule */

/*The five condensers work in turn after 80 minutes. */

/*For Jilin 101 PA project */

VAR FLAG_A,

FLAG_B,

FLAG_C,

FLAG_D,

FLAG_E, EXCIUDE ：INYEGER

DBVAR DEV_CMND,

DEV_STAT,

ON_DELAY,

PR,

AC,

NEXTSTEP ：INYEGER；

DATA1,

RESULY ：REAL；

UNITS PA_CTL2_UNIT；

SUBR ABN；

BEGIN

MESG(′ERROR IN SEQINCE E108_TIMING′,HIGH)；

ABORT；

END；

REGIN /*Main body */

10：STEP ′STEP 0：WAITING ′

BEGIN

IF($′S01′.DEV_STAT=#OFF)

THEN

BEGIN

$′S01_L1′.DEV_COMND：=#OFF；

$′S01_L2′.DEV_COMND：=#LAMP；

REPEAT

WAIT(10)；

UNTIL($′S01_L1′.DEV_STAT=#ON；

END

ELSE

BEGIN

$′S01_L1′.DEV_COMND：=#LAMP；

$′S01_L1′.DEV_COMND：=#OFF；

END

%E108A_1-REG.AC：=0；

%E108B_1-REG.AC：=0；

%E108C_1-REG.AC：=0；

%E108D_1-REG.AC：=0；

%E108E_1-REG.AC：=0； /*Stop all the condensers*/

$′DELAY1′-′DAA′.DATA1：=0；

$′DELAY1′-′DAB′.DATA1：=0；

$′DELAY1′-′DAC′.DATA1：=0；

$′DELAY1′-′DAD′.DATA1：=0；

$′DELAY1′-′DAE′.DATA1：=0；

/*Stop all the 80-min delays*/

FLAG_A,

FLAG_B,

FLAG_C,

FLAG_D,

FLAG_E,

EXCIUDE：=0;

IF($′SA_A′.DEV_STAT=1)THEN

%TIM201-TIM.PR：=12600；

END

ENDSTEP

STEP ′STEP 1：START E108A′

BEGIN

IF（$′S01′.DEV_STAT=#OFF）

THEN

GOTO 10；

IF（$′SA_A′.DEV_STAT=0）AND（FLAG_A=0）

THEN /*If this condenser is NOT excluded*/

BEGIN

$′SAL_A′.DEV_COMND：=#OFF；

%E108A_1-REG.AC：=0；

WAIT（1）；

%E108A_1-REG.AC：=1；

$DELAY1′-′DAA′.DATA1：=1；

/*Start 80-min delay timer*/

REPEAT

WAIT（4）；

UNTIL（$DELAY1′-′DLA′.RESULT=1）；

/*Wait 80-min*/

$DELAY1′-′DAA′.DATA1：=0；

IF（EXCLUDE=0） /*IF NO EXCLUDED CONDENSERS*/

THEN

%TIM501-TIM.PR：=16800；/*SET E108D TO 320 MIN*/

ELSE

BEGIN

IF($′SA_C′.DEV_STAT=0)AND（FLAG_C=1）THEN

/*IF E108C IS JUST REXTORED*/

BEGIN

%TIM501-TIM.PR：=16800；

EXCLUDE：O；

FLAG_C：=O；

END

%TIM301-TIM.PR：=12600；

END

END

ELSE

BEGIN

FLAG_A：=1； /*SET E108A EXCLUDE FLAG TO 1*/

%E108A_1-REG.AC：=0；/*STOP E108A GAS INLET*/

$′SAL_A′.DEV_COMND：=#LAMP；

/*TURN ON E108A EXCLUDE LAMP*/

IF（EXCLUDE=0）THEN

/*IF THIS IS THE FIRST TIME TO BE EXCLUDED*/

BEGIN

EXCLUDE：=1； /*SET EXCLUDE FLAG TO 1*/

$DELAY1′-′DAA′.DATA1：=1；

/*Start 80-min delay timer*/

REPEAT

WAIT（4）；

UNTIL（$DELAY1′-′DLA′.RESULT=1）；

/*Wait 80-min*/

$DELAY1′-′DAA′.DATA1：=0；

%TIM301-TIM.PR：=12600；

END

END

END

ENDSTEP

4 結語

苯酐裝置的自動化程度較高，安全聯鎖系統也比較完善；這對安全連續、穩定的生產起到了有力的保證。采用集散控制系統（DCS）控制和監視整個裝置，對大部分工藝操作參數都采用中央控制室集中控制，對許多電器設備還加設了現場就地開關，對溫度、流量、壓力、液位等主要過程參數設有必要的自動調節系統，進行自動控制和集中控制，而且還有聲光報警和聯鎖系統，以保證設備和人身安全。

［1］ 曹潤生，黃禎地，周澤魁.過程控制儀表［M］.杭州：浙江大學出版社，1993.

［2］ 謝劍英.微型計算機控制［M］.北京：國防工業出版社，1996.