GE PPS 在聚氨酯涂料生產線中的應用

　北京遠東儀表有限公司系統集成事業部工程部
劉繼軍、王清山、梁銘力

摘要：本文描述了聚氨酯涂料生產線的特點，結合GE PPS在武漢卓寶科技聚氨酯生產線中的應用。

關鍵詞：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

　　應用背景

　　聚氨酯涂料屬于一種新材料領域建筑防水材料，技術含量高,由于其具有環保，無污染、防水效果好、涂層彈性好、粘結力強、抗老化等特點，使其在建筑防水領域得到了廣泛的應用。項目分為一、二期，長遠規劃為10萬噸/年，目前是一期年產15,000噸環保型聚氨酯涂料生產線，全廠自動化系統采用了GE的PPS系統。為國內已投入運行的生產線中投資規模最大，控制最先進的項目。

　　客戶需求

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

　　1、穩定，要保持連續生產。

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

　　3、價格和產品的性能也是用戶關注的兩點。

　　解決方案

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

人機界面部分：

采用最新的 PPS（Proficy Process System） 軟件，共設兩臺站，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據站運行Proficy Historian及軟件。工程師站的主要功能在于實現過程系統控制策略的設計、開發和文檔生成以及可視化顯示畫面組態，工程師站還能夠兼操作員控制臺使用。操作員站兼歷史數據站負責提供可視化顯示畫面、趨勢圖、PID 面板和系統的報警列表以及歷史趨勢的記錄功能，操作員能夠對過程控制器進行監視控制并確認報警，操作員站界面選用了代表當今最新技術的HMI軟件Proficy HMI/SCADA–iFIX。

控制器部分：

采用一對冗余的PACSystems RX7i控制器,通過以太網與上位機連接。GE公司提供的PACSystems RX7i控制器是一款領先行業的高性能控制器，主頻高達600MB，用戶內存可達64MB，數據同步速率可達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、作為主控制器的鏡像。支持100Mbps EGD 以太網 I/O協議，以實現在子系統控制器和系統可視化軟件中通訊。

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（不需要硬件組態就能被系統自動識別）等特點。采用這種解決方案既滿足了用戶對連續運行穩定、可靠的要求，又滿足了用戶節約投資成本的意愿。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

生產過程包括了原料儲罐、原料計量、原料配比、反應釜加熱升溫、反應釜真空、反應釜降溫、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) 甲組分生產工藝

　　 將聚醚、蓖麻油、二甲苯按配方量投入反應釜，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，聚合反應后降溫，真空脫泡，出料包裝入庫。

　　2) 乙組分生產工藝

　　 將煤焦油、含水多元醇廢液、氯油、填充料投入反應釜中，升溫攪拌，經真空脫水后，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。

　　整個控制系統具有：

　　1) 方便美觀的操作員站界面。系統工藝圖如下：

圖1：真空系統圖

圖2：原料儲罐系統圖

　　2）集中的歷史數據庫。系統采用統一的數據庫系統記錄過程實時數據和報警事件信息。

　　3）系統采用冗余的高性能控制器，確保了系統的穩定運行。

　　4）易擴展性和開放性。系統可以根據需要增加控制器和操作站，并且不影響原系統的運行。同時，系統具有很好的開放性，可方便的與第三方設備通信，支持Modbus、Profibus DP、OPC等通信接口。

　　實施結果

　　采用PPS方便了系統控制策略的生成，采用統一數據庫變量名，簡化了系統開發和維護的時間。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 系統的不斷熟悉，可以預期，PPS 系統更多的優點將不斷被用戶應用于生產過程中，給用戶帶來更大的利益，同時也為GE帶來更高的聲譽。

　　關于GE智能平臺

　　GE智能平臺是一個提供高新技術的企業，它為世界各地的用戶提供用于自動化控制和嵌入式領域的軟硬件產品、服務以及專業技術。我們為用戶提供一個獨特的、靈活的、超可靠的技術基礎，使得他們在包括能源、水處理、消費品、國防以及通訊等領域，獲得持續的競爭優勢。GE智能平臺總部設在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾，是GE企業解決方案業務集團的一員。需獲取更多詳情，請訪問www.ge-ip.com。

　　關于GE企業解決方案

　　GE企業解決方案通過提供集成的解決方案幫助客戶提升生產力和收益，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、電力系統保護和控制以及工廠自動化和Embedded計算系統。企業解決方案的高科技、高增長的業務包括傳感與檢測技術，安防，數字能源和智能平臺。世界各地60多個國家的17000多名員工為客戶解決各種問題。