液體稱重配料DCS系統(tǒng)在草甘瞵生產(chǎn)中的應(yīng)用

先加甲醇7.6立方,(30分鐘),三乙胺1830公斤(開攪拌)加多聚1300公斤,升溫到37-38度,保溫30-40分鐘保持液體為清為準(zhǔn),(解聚過程)加甘氨酸1525公斤,升溫42度)需要一小時左右,待料透明后加二甲酯25000公斤, 升溫52度,90分鐘, 待料透明降溫到30度以下,共需要5.30-6個小時,打到平衡槽3個,放到脫醇釜,加鹽酸hcl3000公斤,控制溫度在45度以下,10分鐘,然后升溫,1小時10度,升到120度,保溫2小時,控制蒸汽壓力6公斤,加水600公斤(母液),放到結(jié)晶釜,攪拌7加液堿300公斤,溫度30-40度,放在吸慮槽,存放2小時,抽母液,再加水?dāng)嚢枰恍r,再抽,控制循環(huán)水、冷凍鹽水和蒸汽氣動閥，完成合成過程的升溫和保溫過程。

草甘膦的合成是在甲醇作為溶劑，由液體物質(zhì)二甲酯、三乙胺（催化劑），固體物質(zhì)多聚甲醛、甘氨酸解聚反應(yīng)生成。而二甲酯的原料通常是三氯化磷和甲醇。三氯化磷具有很強(qiáng)的腐蝕性，積垢性；而甲醇進(jìn)廠時往往不干凈，帶有大量的纖維狀雜質(zhì)。由此可見對它們有效計量成為自動化控制系統(tǒng)成功的關(guān)健。DCS系統(tǒng)計算機(jī)的控制其實(shí)就是，完成液體的正確下料，完成固體的計量下料，完成合成過程的過程控制。液體稱重計量和DCS計算機(jī)控制合二為一――液體稱重配料DCS計算機(jī)控制系統(tǒng)思路由此產(chǎn)生。

杭州求是計算機(jī)有限公司開發(fā)的液體稱重配料DCS計算機(jī)控制系統(tǒng)，針對腐蝕性、粘稠性、結(jié)垢性、有毒性的液體，運(yùn)用獨(dú)創(chuàng)先進(jìn)的液體稱重減量法測量工藝，把傳統(tǒng)的液體計量工藝加以改造并與DCS系統(tǒng)結(jié)合，使之能滿足特殊液體的自動化計量與控制。

該工藝采用與被測量液體非直接接觸的測量方式，用間斷式且相對靜態(tài)的重量法替代傳統(tǒng)的連續(xù)動態(tài)的體積法進(jìn)行流量計量，并將普通一次計量過程改變?yōu)槎斡嬃窟^程：備料（增量計量）與卸料（減量計量）過程，大大提高了測量與控制的精度。采用特殊的積分分離PID控制算法進(jìn)行控制，能消除現(xiàn)場的大部分干擾和零漂誤差。因此，控制絕對誤差要小的多，可達(dá)到千分之幾的精度，特別適合于高精度的液體化工原材料的配料計量流程。

1.系統(tǒng)硬件包括將專業(yè)控制設(shè)備、通用設(shè)備和輔助外圍設(shè)備按照總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，通過網(wǎng)絡(luò)電纜和信號線有機(jī)連接。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖如下：

2．系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、組態(tài)軟件、監(jiān)控軟件、現(xiàn)場控制站采集、控制軟件、通訊及接口軟件、數(shù)據(jù)庫等，在操作系統(tǒng)平臺上，組態(tài)軟件按照實(shí)際生產(chǎn)工藝需要生成監(jiān)控軟件，完成實(shí)時的生產(chǎn)控

制任務(wù)。

·系統(tǒng)的DCS計算機(jī)采用總線設(shè)計、結(jié)構(gòu)合理、擴(kuò)展、維護(hù)方便、系統(tǒng)完整；

·系統(tǒng)具有1∶1板件熱備，帶電拔插，軟件功能功能；

·系統(tǒng)稱重計量范圍0.1－10t；

·系統(tǒng)控制計量精度≤5‰；

·系統(tǒng)外圍模塊齊全，信號隔離器、配電器及控制輸出安全柵齊備，適應(yīng)各種惡劣生產(chǎn)環(huán)境。

本方案用三只高精度稱重傳感器替代轉(zhuǎn)子流量計或電磁流量計等常規(guī)液體檢測儀器來進(jìn)行液體計量。

三只高精度壓力傳感器，按120度方向均勻分布在計量槽支撐點(diǎn)上，用一只高精度傳感放大器，將三只傳感器信號疊加放大到４－２0mA電流信號，通過屏蔽線傳入DCS系統(tǒng)，并將計量槽的皮重通過調(diào)零電路預(yù)先去掉。

計量系統(tǒng)（含計量槽，高精度傳感器，放大器，軟接系統(tǒng)）安裝完成后，先用25kg砝碼若干只，（合計重量應(yīng)在待測的量程一半以上），通過現(xiàn)場標(biāo)定，確定標(biāo)定系數(shù)，從而校正計量系統(tǒng)，使之精度控制在2‰以內(nèi)。

備料前，先在微機(jī)上設(shè)好備料數(shù)，輸出一開關(guān)量信號，打開備料泵，通過計算機(jī)實(shí)時監(jiān)控判斷，至控制值減余值為止，關(guān)閉備料泵，引入余值是為了防止沖料過量，對余值在不同設(shè)定值下標(biāo)定，能使備料更接近設(shè)定值。

備料完成后，然后慢慢打開氣動執(zhí)行器，每秒對計量槽進(jìn)行檢測，并將采樣值在緩沖區(qū)保存，上次保存數(shù)據(jù)減去本次采樣值，通過換算，得出本次實(shí)際流量，計算機(jī)將該流量信號與設(shè)定值進(jìn)行比較，經(jīng)PID公式計算輸出一個控制信號，控制氣動執(zhí)行器的閥開度，通過不斷修正，使液體流量輸出保持在設(shè)定值左右，直至計量槽中物料減至下限，重新開始備料和流量控制，周而復(fù)始循環(huán)。減量法針對現(xiàn)場的重復(fù)性干擾及信號零漂、溫漂等具有較強(qiáng)的消除誤差能力，因而，常規(guī)計量器具受工業(yè)現(xiàn)場的限制，累積誤差較大，而采用該工藝，一般累計誤差可控制5‰以內(nèi)，且穩(wěn)定、可靠。

在總結(jié)現(xiàn)有國際國內(nèi)DCS控制系統(tǒng)技術(shù)成果基礎(chǔ)上，遵循DCS系統(tǒng)軟、硬件國際標(biāo)準(zhǔn)，確定以總線為基礎(chǔ)，進(jìn)行整體工藝設(shè)計和項目開發(fā)，并保證硬件與國際流行系統(tǒng)的兼容性和軟件的通用性、可移植性。

系統(tǒng)設(shè)計時我們遇到如下問題：

·由于三化是強(qiáng)腐蝕液體，計量槽如不固定，易成為企業(yè)的安全隱患，但常規(guī)的固定方法，又使系統(tǒng)計量精度下降，直至無法使用。利用自主設(shè)計的特殊機(jī)械結(jié)構(gòu)固定，解決了這一對矛盾。

·計量槽的本身重量往往占液體滿量程的80％左右，在信號放大時，我們設(shè)計了一種大范圍調(diào)零放大電路，提高噪比。

·在工業(yè)現(xiàn)場，往往受諸如電磁干擾，振動等影響，使系統(tǒng)的計量精度下降，本系統(tǒng)除用“減量法”消去部分誤差，還在軟件、硬件做了大量提高信噪比的工作。

由浙江省科學(xué)技術(shù)情報研究所檢索結(jié)論表明，目前國內(nèi)、國際均沒有關(guān)于“減量法”計量工藝運(yùn)用于DCS系統(tǒng)液體測量與控制及綜合生產(chǎn)管理系統(tǒng)的先例，該項目填補(bǔ)一項國內(nèi)空白。

本項目產(chǎn)品與國內(nèi)外傳統(tǒng)產(chǎn)品的主要技術(shù)性能指標(biāo)比較：

應(yīng)用
建德農(nóng)藥廠草甘膦生產(chǎn)線，采用高可靠性的SIEMENS　PLC　S7-300，整個工藝過程采用杭州求是計算機(jī)有限公司開發(fā)的液體稱重配料DCS計算機(jī)控制系統(tǒng)方案。該系統(tǒng)自投入生產(chǎn)使用以來，按工藝方面的要求經(jīng)常修改，系統(tǒng)運(yùn)行一直良好，系統(tǒng)未出現(xiàn)過任何故障和誤動作。系統(tǒng)安全可靠，操作方便，維護(hù)簡單，大大地提高了自動化水平，也得到了操作人員的一致好評。

1、浙江金帆達(dá)生化股份有限公司1.2萬噸草甘膦DCS計算機(jī)系統(tǒng)

2、湖北泰盛化工有限公司５萬噸草甘膦DCS計算機(jī)系統(tǒng)

3、浙江新安化工股份有限公司1.2萬噸二甲酯DCS計算機(jī)系統(tǒng)

4、山東僑昌化工有限公司1.５萬噸草甘膦DCS計算機(jī)系統(tǒng)

5、連云港升南化工有限公司1.2萬噸二甲酯DCS計算機(jī)系統(tǒng)

6、浙江新安化工股份有限公司5000t/年757草甘膦胺鹽DCS計算機(jī)系統(tǒng)

7、徐州貴能化工有限公司1.2萬噸二甲酯DCS計算機(jī)系統(tǒng)

8、湖南衡山化工廠5000噸二甲酯DCS計算機(jī)系統(tǒng)

9、湖南永州化工有限公司1.2萬噸草甘膦DCS計算機(jī)系統(tǒng)

10、湖南萊德生物藥業(yè)有限公司1.５萬噸草甘膦DCS計算機(jī)系統(tǒng)

11、江西電化樂豐化工有限公司5000噸二甲酯DCS計算機(jī)系統(tǒng)

該系統(tǒng)是目前國際上最先進(jìn)、最可靠的自動化控制系統(tǒng)。DCS具有如下主要優(yōu)點(diǎn)：

1、 模塊化，高可靠性；

2、 可在線組態(tài)軟件，動畫圖形，全屏幕操作；

3、 、多種控制算法，可在線選擇；
4、“傻瓜”式人機(jī)對話，操作簡單，無需專業(yè)技術(shù)人員
5、采用高可靠性的SIEMENS　PLC　S7-300；

該系統(tǒng)解決了積垢性、懸浮物、腐蝕性、汽液混合物的聚合、分解和混合等連續(xù)生產(chǎn)過程自動計量與控制難題，可廣泛應(yīng)用于精細(xì)化工、生物制藥、環(huán)保等行業(yè)的自動化改造。