GE PPS 在聚氨酯涂料生產(chǎn)線中的應(yīng)用

　北京遠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，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

項目名稱：武漢卓寶科技有限公司1.5萬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，無污染、防水效果好、涂層彈性好、粘結(jié)力強、抗老化等特點，使其在建筑防水領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。項目分為一、二期，長遠規(guī)劃為10萬噸/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，全廠自動化系統(tǒng)采用了GE的PPS系統(tǒng)。為國內(nèi)已投入運行的生產(chǎn)線中投資規(guī)模最大，控制最先進的項目。

　　客戶需求

　　項目工期緊，控制系統(tǒng)立項到完成現(xiàn)場實施只有近4個月的時間。控制工藝復(fù)雜，這就要求系統(tǒng)具有簡單、方便的特點。還要具有以下特點：

　　1、穩(wěn)定，要保持連續(xù)生產(chǎn)。

　　2、高開放性和先進性，希望選用具有最領(lǐng)先技術(shù)的產(chǎn)品，同時由于規(guī)劃的需要，要求產(chǎn)品有好的開放性和拓展能力，以便以后進行擴建。

　　3、價格和產(chǎn)品的性能也是用戶關(guān)注的兩點。

　　解決方案

　　GE針對用戶的需求提供了新一代混合控制系統(tǒng)PPS來實施聚氨酯的生產(chǎn)控制。本項目的控制系統(tǒng)由三部分組成，分別為：人機界面、控制器和I/O卡件。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

人機界面部分：

采用最新的 PPS（Proficy Process System） 軟件，共設(shè)兩臺站，一臺為工程師站（工程師站兼操作員站），另一臺為操作員站兼歷史數(shù)據(jù)站運行Proficy Historian及軟件。工程師站的主要功能在于實現(xiàn)過程系統(tǒng)控制策略的設(shè)計、開發(fā)和文檔生成以及可視化顯示畫面組態(tài)，工程師站還能夠兼操作員控制臺使用。操作員站兼歷史數(shù)據(jù)站負責(zé)提供可視化顯示畫面、趨勢圖、PID 面板和系統(tǒng)的報警列表以及歷史趨勢的記錄功能，操作員能夠?qū)^程控制器進行監(jiān)視控制并確認報警，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：

采用一對冗余的PACSystems RX7i控制器,通過以太網(wǎng)與上位機連接。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600MB，用戶內(nèi)存可達64MB，數(shù)據(jù)同步速率可達2.12G波特率，每一個掃描周期同步2次，主、從控制器可真正做到無擾切換。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公司性價比高的VersaMax I/O模塊。VersaMax I/O具有導(dǎo)軌式安裝，維護方便、支持熱插拔、可自動配置（不需要硬件組態(tài)就能被系統(tǒng)自動識別）等特點。采用這種解決方案既滿足了用戶對連續(xù)運行穩(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)過程包括了原料儲罐、原料計量、原料配比、反應(yīng)釜加熱升溫、反應(yīng)釜真空、反應(yīng)釜降溫、出料計量等控制。需要控制的對象包括儲罐、原料計量槽，泵槽連鎖、反應(yīng)釜溫度壓力控制及連鎖以及變頻控制等，在整個過程中，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、手動、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。

　　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，升溫攪拌，經(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。

　　整個控制系統(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：原料儲罐系統(tǒng)圖

　　2）集中的歷史數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)記錄過程實時數(shù)據(jù)和報警事件信息。

　　3）系統(tǒng)采用冗余的高性能控制器，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

　　4）易擴展性和開放性。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)的運行。同時，系統(tǒng)具有很好的開放性，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)庫變量名，簡化了系統(tǒng)開發(fā)和維護的時間。高性能的控制器提升了運行效率，提供的解決方案最大程度的保護了用戶的投資。同時，由于PPS 系統(tǒng)良好的拓展性，確保了用戶能夠順利實施二期項目。隨著用戶對 PPS 系統(tǒng)的不斷熟悉，可以預(yù)期，PPS 系統(tǒng)更多的優(yōu)點將不斷被用戶應(yīng)用于生產(chǎn)過程中，給用戶帶來更大的利益，同時也為GE帶來更高的聲譽。

　　關(guān)于GE智能平臺

　　GE智能平臺是一個提供高新技術(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€獨特的、靈活的、超可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防以及通訊等領(lǐng)域，獲得持續(xù)的競爭優(yōu)勢。GE智能平臺總部設(shè)在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾，是GE企業(yè)解決方案業(yè)務(wù)集團的一員。需獲取更多詳情，請訪問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損檢測、安防和生命安全技術(shù)、電力系統(tǒng)保護和控制以及工廠自動化和Embedded計算系統(tǒng)。企業(yè)解決方案的高科技、高增長的業(yè)務(wù)包括傳感與檢測技術(shù)，安防，數(shù)字能源和智能平臺。世界各地60多個國家的17000多名員工為客戶解決各種問題。