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北京遠(yuǎn)東儀表有限公司系統(tǒng)集成事業(yè)部工程部
劉繼軍、王清山、梁銘力
摘要：本文描述了聚氨酯涂料生產(chǎn)線的特點(diǎn)，結(jié)合GE PPS在武漢卓寶科技聚氨酯生產(chǎn)線中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：聚氨酯，PPS，高可用控制器
項(xiàng)目名稱：武漢卓寶科技有限公司1.5萬(wàn)噸聚氨酯涂料控制系統(tǒng)
應(yīng)用背景
聚氨酯涂料屬于一種新材料領(lǐng)域建筑防水材料，技術(shù)含量高,由于其具有環(huán)保，無(wú)污染、防水效果好、涂層彈性好、粘結(jié)力強(qiáng)、抗老化等特點(diǎn)，使其在建筑防水領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。項(xiàng)目分為一、二期，長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃為10萬(wàn)噸/年，目前是一期年產(chǎn)15,000噸環(huán)保型聚氨酯涂料生產(chǎn)線，全廠自動(dòng)化系統(tǒng)采用了GE的PPS系統(tǒng)。為國(guó)內(nèi)已投入運(yùn)行的生產(chǎn)線中投資規(guī)模最大，控制最先進(jìn)的項(xiàng)目。
客戶需求
項(xiàng)目工期緊，控制系統(tǒng)立項(xiàng)到完成現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施只有近4個(gè)月的時(shí)間。控制工藝復(fù)雜，這就要求系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn)。還要具有以下特點(diǎn)：
1、穩(wěn)定，要保持連續(xù)生產(chǎn)。
2、高開(kāi)放性和先進(jìn)性，希望選用具有最領(lǐng)先技術(shù)的產(chǎn)品，同時(shí)由于規(guī)劃的需要，要求產(chǎn)品有好的開(kāi)放性和拓展能力，以便以后進(jìn)行擴(kuò)建。
3、價(jià)格和產(chǎn)品的性能也是用戶關(guān)注的兩點(diǎn)。
解決方案
GE針對(duì)用戶的需求提供了新一代混合控制系統(tǒng)PPS來(lái)實(shí)施聚氨酯的生產(chǎn)控制。本項(xiàng)目的控制系統(tǒng)由三部分組成，分別為：人機(jī)界面、控制器和I/O卡件。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：
人機(jī)界面部分：
采用最新的 PPS（Proficy Process System） 軟件，共設(shè)兩臺(tái)站，一臺(tái)為工程師站（工程師站兼操作員站），另一臺(tái)為操作員站兼歷史數(shù)據(jù)站運(yùn)行Proficy Historian及軟件。工程師站的主要功能在于實(shí)現(xiàn)過(guò)程系統(tǒng)控制策略的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)和文檔生成以及可視化顯示畫(huà)面組態(tài)，工程師站還能夠兼操作員控制臺(tái)使用。操作員站兼歷史數(shù)據(jù)站負(fù)責(zé)提供可視化顯示畫(huà)面、趨勢(shì)圖、PID 面板和系統(tǒng)的報(bào)警列表以及歷史趨勢(shì)的記錄功能，操作員能夠?qū)^(guò)程控制器進(jìn)行監(jiān)視控制并確認(rèn)報(bào)警，操作員站界面選用了代表當(dāng)今最新技術(shù)的HMI軟件Proficy HMI/SCADA–iFIX。
控制器部分：
采用一對(duì)冗余的PACSystems RX7i控制器,通過(guò)以太網(wǎng)與上位機(jī)連接。GE公司提供的PACSystems RX7i控制器是一款領(lǐng)先行業(yè)的高性能控制器，主頻高達(dá)600MB，用戶內(nèi)存可達(dá)64MB，數(shù)據(jù)同步速率可達(dá)2.12G波特率，每一個(gè)掃描周期同步2次，主、從控制器可真正做到無(wú)擾切換。控制邏輯組態(tài)符合 IEC 61131（LD、FBD、IL和 SFC）要求。采用 VME 背板，并能支持第三方智能模塊。支持高速冗余，備用控制器等待在熱備狀態(tài)、作為主控制器的鏡像。支持100Mbps EGD 以太網(wǎng) I/O協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)在子系統(tǒng)控制器和系統(tǒng)可視化軟件中通訊。
I/O 卡件部分：
采用GE公司性價(jià)比高的VersaMax I/O模塊。VersaMax I/O具有導(dǎo)軌式安裝，維護(hù)方便、支持熱插拔、可自動(dòng)配置（不需要硬件組態(tài)就能被系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別）等特點(diǎn)。采用這種解決方案既滿足了用戶對(duì)連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠的要求，又滿足了用戶節(jié)約投資成本的意愿。卡件種類包括 15 通道通用型 AI卡件， 12通道 AO 卡件，32通道 DI 卡件以及 32 通道 DO 卡件。
控制工藝
生產(chǎn)過(guò)程包括了原料儲(chǔ)罐、原料計(jì)量、原料配比、反應(yīng)釜加熱升溫、反應(yīng)釜真空、反應(yīng)釜降溫、出料計(jì)量等控制。需要控制的對(duì)象包括儲(chǔ)罐、原料計(jì)量槽，泵槽連鎖、反應(yīng)釜溫度壓力控制及連鎖以及變頻控制等，在整個(gè)過(guò)程中，溫度、壓力及原料配比控制尤為關(guān)鍵。控制方案涉及到自動(dòng)、手動(dòng)、配方管理、微控、滯后、連鎖等控制手段。其中，典型的工藝方案摘要如下：
1) 甲組分生產(chǎn)工藝
將聚醚、蓖麻油、二甲苯按配方量投入反應(yīng)釜，攪拌升溫，真空脫水至含水<0.15%后降溫，投入異氰酸及阻聚劑，聚合反應(yīng)后降溫，真空脫泡，出料包裝入庫(kù)。
2) 乙組分生產(chǎn)工藝
將煤焦油、含水多元醇廢液、氯油、填充料投入反應(yīng)釜中，升溫?cái)嚢瑁?jīng)真空脫水后，冷卻降溫，投入不含水多元胺及各類助劑，攪拌均勻后，出料包裝入庫(kù)。
整個(gè)控制系統(tǒng)具有：
1) 方便美觀的操作員站界面。系統(tǒng)工藝圖如下：
圖1：真空系統(tǒng)圖
圖2：原料儲(chǔ)罐系統(tǒng)圖
2）集中的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)記錄過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和報(bào)警事件信息。
3）系統(tǒng)采用冗余的高性能控制器，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
4）易擴(kuò)展性和開(kāi)放性。系統(tǒng)可以根據(jù)需要增加控制器和操作站，并且不影響原系統(tǒng)的運(yùn)行。同時(shí)，系統(tǒng)具有很好的開(kāi)放性，可方便的與第三方設(shè)備通信，支持Modbus、Profibus DP、OPC等通信接口。
實(shí)施結(jié)果
采用PPS方便了系統(tǒng)控制策略的生成，采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)變量名，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和維護(hù)的時(shí)間。高性能的控制器提升了運(yùn)行效率，提供的解決方案最大程度的保護(hù)了用戶的投資。同時(shí)，由于PPS 系統(tǒng)良好的拓展性，確保了用戶能夠順利實(shí)施二期項(xiàng)目。隨著用戶對(duì) PPS 系統(tǒng)的不斷熟悉，可以預(yù)期，PPS 系統(tǒng)更多的優(yōu)點(diǎn)將不斷被用戶應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程中，給用戶帶來(lái)更大的利益，同時(shí)也為GE帶來(lái)更高的聲譽(yù)。
關(guān)于GE智能平臺(tái)
GE智能平臺(tái)是一個(gè)提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動(dòng)化控制和嵌入式領(lǐng)域的軟硬件產(chǎn)品、服務(wù)以及專業(yè)技術(shù)。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋�(gè)獨(dú)特的、靈活的、超可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得他們?cè)诎茉础⑺幚怼⑾M(fèi)品、國(guó)防以及通訊等領(lǐng)域，獲得持續(xù)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。GE智能平臺(tái)總部設(shè)在美國(guó)弗吉尼亞州的夏洛茨維爾，是GE企業(yè)解決方案業(yè)務(wù)集團(tuán)的一員。需獲取更多詳情，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)www.ge-ip.com。
關(guān)于GE企業(yè)解決方案
GE企業(yè)解決方案通過(guò)提供集成的解決方案幫助客戶提升生產(chǎn)力和收益，這些解決方案涵蓋了傳感器和無(wú)損檢測(cè)、安防和生命安全技術(shù)、電力系統(tǒng)保護(hù)和控制以及工廠自動(dòng)化和Embedded計(jì)算系統(tǒng)。企業(yè)解決方案的高科技、高增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)包括傳感與檢測(cè)技術(shù)，安防，數(shù)字能源和智能平臺(tái)。世界各地60多個(gè)國(guó)家的17000多名員工為客戶解決各種問(wèn)題。
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