短纖粘膠KKF濾機的自動控制研究

袁泓

摘 要 短纖生產原液粘膠制備工藝中，過濾是關系粘膠質量的重要環節，KKF濾機的控制實現全自動過濾剛才控制是粘膠過濾的重要前提。

關鍵詞 KKF濾機；DCS控制系統；正反轉控制

前言

粘膠過濾是短纖粘膠制備過程中的重要工序。短纖原液的粘膠過濾工序，由兩道過濾組成，過濾設備數量較多。

KKF濾機是一種按深層過濾原理設計完全自動的連續過濾系統，其過濾和清洗均在密閉的系統中進行。該濾機使用金屬燒結網濾材，依靠電機推動反洗活塞從濾機的一端移動到另一端完成反洗動作，清潔濾網。為了發揮KKF濾機的優勢，必須要滿足較高的濾機使用率，較少廢膠量和操作便捷等工藝控制要求，以及保障設備的安全、可靠運行。

采用機群控制模式實現，通過綜合過濾體系結構、控制方法、布局、現場操作與接口等方面特點，可實現對KKF濾機的高效使用。面對KKF濾機越來越大的使用規模，采用機群控制是今后必然的發展方向。

1 控制系統方案

1.1 控制思路

（1）掌握短纖粘膠過濾工藝要求及濾機在一、二道過濾分布結構，確定控制系統的規模及網絡拓撲結構。

（2）根據工藝提出的控制要求，采用西門子S7-300系列PLC組成控制系統，對各套濾機系統進行分散控制，使其相互獨立，又通過工業以太網絡將各套系統的工藝參數進行集中監視，便于操作人員在中控室對現場KKF濾機進、出口壓力、壓差、反洗時間等工藝參數實時監控。

（3）鑒于短纖過濾控制的萬能結構（1控5、1控4、1控3），自主開發設計一套適合1控N（N≤10）的標準KKF濾機模板程序，為工藝提供靈活的選擇控制組合方式。

1.2 目標制定

通過現場工藝分布，通過軟硬件程序控制，實現短纖粘膠過濾工序的全自動工藝控制，使工藝高效率自動運行。

2 技術方案

經過對過濾工藝、布局及設備特點的了解，決定為以下方案：

2.1 KKF濾機自動控制系統的硬件，每套分別由現場控制柜、電氣控制柜和系統控制柜組成

現場控制柜主要負責進出口壓力的現場顯示和反洗電機的現場操作。電氣控制柜主要負責反洗電機的電氣控制。系統柜主要負責狀態信號的采集、出口壓力調節閥的控制和反洗電機的自動控制。

現場壓力、反洗電機狀態、接近開關信號等信號傳輸現場控制柜，現場控制柜將工藝人員操作指令傳輸到電氣控制柜和DCS系統，電氣控制柜負責KKF濾機反洗電機的控制，并將信號傳輸到DCS系統并執行來自DCS系統的命令，DCS系統采集到來自現場信號、電氣控制柜的信號，通過程序自動運算并發出各種命令傳輸到電氣控制柜和現場控制柜，完成KKF濾機的控制。

現場控制柜負責顯示KKF濾機進出口現場壓力和fanxi反洗電機的狀態和工藝人員的各種指令的下達。

電氣控制執行來自DCS系統和現場控制柜的各種指令，執行電機的啟停控制。

2.2 控制程序

控制系統采用的是西門子的PCS7。每個PLC（可編程控制器）對應一套KKF濾機。在西門子組態軟件中，把所有的PLC組態在一個項目中，方便實現對機群的集中控制。

每套包括1個可編程控制器（PLC）和2個機架的信號卡件（SM）。

每臺KKF濾機由一個單臺濾機控制模塊控制；復數個單臺濾機控制模塊由一個反洗控制模塊統合成一套系統；出口壓力調節閥由壓力模塊控制。

（1）單臺濾機控制：單臺濾機控制模塊主要負責單臺濾機的反洗動作，包括左右移控制以及反洗超時報警。

（2）反洗控制：反洗控制模塊，負責判斷所轄各臺濾機是否就緒，并在達到反洗條件時，控制就緒的濾機順次反洗。反洗條件有2個：差壓達到設定值，以及反洗完成后達到設定的間隔時間。

由于每套最多控制9臺濾機，如果單臺順次反洗，每臺濾機反洗時間為40秒，則整套系統一次需要耗時6分鐘。為了縮短反洗的整體耗時，采用雙臺同時反洗的模式。

（3）壓力模塊：壓力模塊包括出口調節閥控制模塊、進口壓力P1監測模塊、出口壓力P2監測模塊、差壓△P計算。計算出的差壓△P如果高于設定值，則給出反洗觸發信號

2.3 人機界面/DCS操作員站

把操作界面集成到DCS操作員站，不需要單獨增加操作員站。在操作員站的界面上，能監測進口壓力P1、出口壓力P2壓力，控制出口調節閥，給定差壓△P的設定值。并且，做曲線記錄，實現歷史數據的采集與存檔，便于分析和跟蹤KKF濾機的情況分析。

3 結束語

KKF濾機組成的機群要滿足較高的濾機使用率，較少廢膠量和操作便捷等工藝控制要求，以及安全、可靠運行，需要綜合過濾體系結構、控制方法、布局、現場操作與接口等方面特點，采用機群控制模式實現。

采用機群控制是今后的發展方向。我們采用全自動程序控制實現了粘膠過濾的連續工藝控制，提高了KKF濾機機群的效率，并降低了員工的勞動強度。