蔡才發(fā)

摘要：本文針對橫河CENTUM VP系統(tǒng)在我公司聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）裝置的應用情況，簡單介紹了該裝置的工藝流程及配套橫河CENTUM VP的系統(tǒng)配置，并結合該裝置的特點，闡述該裝置主要的控制程序方案

關鍵詞： CENTUM VP系統(tǒng)；PBT裝置；PID ；PROFIBUS；組態(tài)

中圖分類號：TQ323.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）10（b）-0000-00

Application of YOKOGAWA CENTUM VP system to PBT plants

Cai Caifa

（Fujian Meizhouwan Chlor-Alkali Industry Co.， Ltd. Cai Caifa Fujian QuanZhou 362801）

Abstract： Base on the application of Yokogawa CENTUM VP system on PBT plant of Fujian Meizhouwan Chlor-Alkali Industry Co.， Ltd.， a brief introduction on this PBT plant technical process and system configuration of the matched Yokogawa CENTUM VP was conducted， together with main process control plan for PBT plant on combination of its special features.

Keywords：CENTUM VP system；PBT plant；PID；PROFIBUS；configuration

我公司60kt/a高純樹脂PBT裝置于2014年四月順利開車投產，該生產裝置的自動控制系統(tǒng)采用日本橫河的CentumVP分散型控制系統(tǒng)，從組態(tài)工作至系統(tǒng)投用，表現(xiàn)出良好的性能，既提高了組態(tài)工作的效率，又很好的完成了工藝流程控制的要求。本文即對此控制系統(tǒng)在PBT裝置上應用的硬件配置及典型控制回路的組態(tài)進行介紹，并對該裝置的工藝流程進行簡單介紹。

1.PBT裝置工藝簡介

我公司60kt/a高純樹脂PBT裝置采用從德國LURGI公司（原ZIMMER公司）引進PTA直接酯化三釜流程的連續(xù)PBT工藝，該工藝采用鈦酸四丁酯作為催化劑，以對苯二甲酸（PTA），1，4丁二醇作為原料，通過酯化，預聚，終聚來連續(xù)生產黏度為（0.7-1.2）的PBT。該裝置包括原料1，4丁二醇的中間貯存和分送，回收1，4丁二醇的中間貯存和分送，催化劑配制，添加劑加料，原料對苯二甲酸（PTA）的加料、中間儲存和輸送，漿料的配制，酯化，預縮聚，切粒，丁二醇噴射真空系統(tǒng)，切片輸送、儲存和包裝，四氫呋喃回收，廢氣處理，熱媒系統(tǒng)等工段。工藝方塊流程圖如下：

圖一 工藝方塊流程圖

2.系統(tǒng)配置

橫河CENTUM VP系統(tǒng)具有更加直觀的人機界面，大容量現(xiàn)場控制站能夠更加快速無誤地處理數(shù)據(jù)。系統(tǒng)提供了更好的信息可見性和操作靈活性。其簡單通用的結構，適用于各種工廠規(guī)模和行業(yè)。我公司PBT裝置DCS系統(tǒng)的系統(tǒng)配置簡圖如下：

圖二 PBT裝置DCS系統(tǒng)的系統(tǒng)配置簡圖

橫河CENTUM VP系統(tǒng)主要由操作員站（HIS），工程師站（ENG），現(xiàn)場控制站（FCS），控制網絡（Vnet/IP）及其相關附屬設備組成。

2.1控制網絡（Vnet/IP）

橫河CENTUM VP 控制網絡Vnet/IP是一種符合IEEE802.3或IEC 61784-ED 2.0標準的以太網，可提供1Gbpb帶寬的冗余網絡，它融合了橫河電機的技術，可實現(xiàn)確定，可靠的安全的通信。我公司由于中控室與機柜間的距離較遠，控制網絡硬件上采用兩對冗余的帶光口的交換機，兩路光纖一路走橋架，一路走地下分別敷設的方式來實現(xiàn)連接，光纜為6芯。

2.2 I/O點數(shù)統(tǒng)計

根據(jù)裝置監(jiān)控的要求，PBT裝置的所需的I/O點如下：冗余AI 204，非冗余AI 728點，冗余AO 204點，DI點580點，DO點 420點，PROFIBUS通信點9點，MODBUS通信點5點。

2.3硬件配置

根據(jù)I/O點數(shù)量和裝置的監(jiān)控要求，并且為我司二期6萬噸/年裝置的控制系統(tǒng)預留，配置如下：4對冗余控制器，8個控制柜，2個電源柜，14個輔助端子柜，1臺硬聯(lián)鎖柜，5臺操作站，1臺工程師站，1臺OPC站，2對光口的交換機，三臺打印機臺，1臺輔助操作臺，24個本地節(jié)點單元，8個ESB BUS接口卡，模擬量輸入卡 100塊，模擬量輸出卡36塊，數(shù)字量輸入卡23塊，數(shù)字量輸出卡16塊，PROFIBUS通信卡 16塊，MODBUS通信卡 6塊以及配套的各類端子板，安全柵，連接電纜等。

3.在PBT裝置典型控制回路組態(tài)

3.1 漿料的配置

為了保證進入漿料配制罐的PTA與BDO溶液保持一定的摩爾比，本裝置采用比值調節(jié)系統(tǒng)，保證了PTA與BDO的自動配比，從有利于控制準確PBT裝置負荷的角度出發(fā)，采用以加入PTA量控制加入BDO溶解量的控制方式。同時為了保證漿料配置罐的液位的穩(wěn)定，可通過配置罐的液位來串級控制PTA的加料量。漿料配置摩爾比算法如下：

圖三 漿料配置摩爾比算法

漿料配置DCS控制組態(tài)如下：

圖四漿料配置DCS控制組態(tài)

該控制回路是通過PID塊，CALCU計算塊實現(xiàn)，實際摩爾比的顯示和摩爾比的設定通過BA30A10YK01 PID塊和BA30A10YKC01 CALCU計算塊實現(xiàn)，該組態(tài)方法有很高的技巧，取代了傳統(tǒng)的比值控制通過RATIO比率功能塊實現(xiàn)的方式，又很好地實現(xiàn)了控制顯示功能，是一種高級的組態(tài)方法，裝置投產后，實踐證明此復雜控制回路運行平穩(wěn)可靠和靈活性，實現(xiàn)了工藝操作的要求。

3.2 裝置的產能控制組態(tài)

本裝置的控制采用了漿料進料決定裝置產能的前反饋控制，中間產物和最終產物的量將根據(jù)進入酯化釜的PTA的質量流量來確定?？偰柶胶馐饺缦拢?/p>

MWPBT = MWPTA + MRr * MWBD -2e * MWH2O

PBT裝置產能算法如下：

圖五-1 PBT裝置產能算法

圖五-2 PBT裝置產能算法

3.2.1 預聚釜的進料控制

酯化釜到預縮聚反應器的流量將由質量流量計BA40A10FRC01進行測量，到預縮聚反應器的流量設定點將由BA40A10YK02模塊來計算；到預縮聚反應器的流量與漿料泵轉速成正比，由酯化質量分數(shù)修正。預聚釜的進料控制簡圖如下：

圖六 預聚釜的進料控制簡圖

預聚釜的進料控制組態(tài)如下：

圖七 預聚釜的進料控制

該控制回路通過CALCU塊 BA40A10YKC02，PID塊BA40A10YK02，PBS5C塊實現(xiàn)根據(jù)液位，流量加液位，流量加質量分數(shù)，質量分數(shù)四種方式可切換控制到預縮聚的流量控制，并實現(xiàn)與PTA相關的流量設定點的計算，顯示和設定。該組態(tài)同樣具有很高的技巧，編程思路有很多值得借鑒的地方。裝置投產后，實踐證明此復雜控制回路運行平穩(wěn)可靠和靈活性，實現(xiàn)了工藝操作的要求。因為編程思路相近，就不要詳述。

3.2.2 終縮聚的進料與熔體流量的控制

終縮聚的進料控制組態(tài)如下：

圖八 終縮聚的進料控制組態(tài)

產品出料的控制的組態(tài)如下

圖九產品出料的控制的組態(tài)

從以上兩圖可以看出，這兩個控制回路也是通過CALCU塊 BA40A10YKC02，PID塊BA40A10YK02，PBS5C塊實現(xiàn)根據(jù)液位，流量加液位兩種方式可切換控制到下游的流量控制，并實現(xiàn)與PTA相關的流量設定點的計算，顯示和設定。該組態(tài)同樣具有很高的技巧，編程思路有很多值得借鑒的地方。裝置投產后，實踐證明此復雜控制回路運行平穩(wěn)可靠和靈活性，實現(xiàn)了工藝操作的要求。

3.3 裝置聯(lián)鎖邏輯

PBT裝置的聯(lián)鎖分為軟聯(lián)鎖和硬聯(lián)鎖，硬聯(lián)鎖通過獨立的硬聯(lián)鎖柜實現(xiàn)，與DCS之間的連接通過硬線連接實現(xiàn)。軟聯(lián)鎖CENTUM VP控制系統(tǒng)為用戶提供兩種邏輯聯(lián)鎖和順控的控制方式，分別是順控表方式（ST16）和邏輯圖方式（LC64）.該裝置的聯(lián)鎖邏輯基本都是采用順控表方式組態(tài)，該方式便于系統(tǒng)維護和查看。

3.4 裝置PROFIBUS DP通信組態(tài)

PROFIBUS 是一種了際化，開放式，不依賴于設備生產商的現(xiàn)場總線標準，PROFIBUS傳送速度可在9.6kbaud-12Mbaud范圍內選擇。CENTUM VP系統(tǒng)本身無法對PROFIBUS 主站，從站進行配置，所以選用第三方軟件，德國的HILSCHER軟件進行主站，從站配置。第三方軟件首先將從站的GSD文件拷貝到HILSCHER的數(shù)據(jù)庫中。本裝置的涉及到從站ABB，西門子，上海華電幾家的綜保以及1臺PTA計量系統(tǒng)。主站選擇橫河的ALP111卡件。根據(jù)制定的表格，將主，從站配置完畢，將此配置文件作為一個文件導出后綴為.DBM，然后將該文件導入到ZOM中，然后進行下裝。本裝置各類從站較多有100多臺，分為9條總線。進行PROFIBUS通信組態(tài)時，有幾個問題是要預先考慮的。ALP111的限制條件為不加中繼器1張ALP111卡可以帶31個從站，帶中繼器最多可以帶125個從站。1張ALP111通信數(shù)據(jù)量為總共為1000個字，對于輸入和輸出的分配沒有限制。1張ALP111通信I/O定義的數(shù)量最為200個。另外就是通信速率的選擇，要考慮通信距離，通信數(shù)據(jù)量，系統(tǒng)負荷，實時性要求，從站硬件條件等幾個方面。CENTUM VP PROFIBUS通信支持的數(shù)據(jù)類型有16位有符號整型，16位無符號整型，32位有符號整型，32位無符號整型，32位浮點型，位型（16位），輸入輸出支持的數(shù)量類型一樣，在組態(tài)過程中要嚴格匹配，另外還要考慮是否反向和掃描周期。

本裝置CENTUM VP系統(tǒng)采用PROFIBUS通信僅需少量的幾根通信電纜，就可以實現(xiàn)對本裝置180臺泵等設備電流，運行信號，遠程就地，扭矩，轉速等的顯示，并可實現(xiàn)這些泵的啟?？刂?，以及帶變頻器的設備的變頻控制。裝置投運至今，該通信穩(wěn)定可靠，滿足了工藝的控制要求。

4結論

CENTUM VP控制系統(tǒng)在我公司60kt/Apbt裝置的應用，充分體現(xiàn)了其優(yōu)越的開放性，靈活性，易操作性，易維護性等性能，自裝置開車至今，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，為該公司帶為了較好的經濟效益。

參與文獻：

[1] Yokogawa IM 33S01B30-01E 11th Edition ： Oct.28，2004-00

[2] Yokogawa IM 33S01B30-01E 13h Edition ：Dec.26，2005-00

[3] 橫河CENTUM VP系統(tǒng)培訓資料2012

[4]福建湄洲氯堿工業(yè)有限公司PBT裝置操作規(guī)程2014版