和利時(shí)MACS系統(tǒng)在中石化四川維綸廠的應(yīng)用

維尼綸作為化纖產(chǎn)品，以聚乙烯醇作為主要原料。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)向低溫水溶和高強(qiáng)高模為重點(diǎn)，低附加值的常規(guī)產(chǎn)品比重在逐漸減少。從目前國(guó)內(nèi)維綸行業(yè)新上馬的維綸生產(chǎn)線來(lái)看，全部是高強(qiáng)高模產(chǎn)品。其主要應(yīng)用方向是取代玻璃鋼中的玻璃纖維，解決廢棄玻璃鋼帶來(lái)的環(huán)保問(wèn)題，這點(diǎn)在國(guó)外尤其受到重視。高強(qiáng)高模產(chǎn)品的外銷市場(chǎng)很大。此外，高強(qiáng)高模產(chǎn)品也用來(lái)生產(chǎn)汽車輪胎。維綸行業(yè)國(guó)際上主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是日本企業(yè)，相比之下人家的自主開(kāi)發(fā)能力更強(qiáng)。因此，對(duì)老舊維綸生產(chǎn)線的改造就成為國(guó)內(nèi)維綸廠家迫在眉睫的問(wèn)題。
　　　　川維維綸廠于1976年投產(chǎn)，產(chǎn)品為維綸長(zhǎng)絲、短絲、低溫水溶和高強(qiáng)高模產(chǎn)品。原有控制系統(tǒng)主要為橫河I系列儀表。在高強(qiáng)高模生產(chǎn)線上采用了KMS系列可編程調(diào)節(jié)器。開(kāi)關(guān)量控制采用三菱FX-2N小型PLC，完成電機(jī)啟?？刂啤⑿盘?hào)報(bào)警功能。維綸紡絲車間生產(chǎn)線有兩個(gè)重要控制參數(shù)：一個(gè)是走絲速度；已經(jīng)使用變頻器控制，基本上能滿足工藝要求；另一個(gè)是烘箱溫度，由于設(shè)備特點(diǎn)純滯后和容量滯后都很大。凡采用I系列儀表的生產(chǎn)線都不能投自動(dòng)，完全憑操作工的經(jīng)驗(yàn)手動(dòng)控制，成品率受到很大影響。維綸廠原液車間的自控以開(kāi)關(guān)量為主。主要工藝過(guò)程是對(duì)聚乙烯醇和紡絲車間廢絲進(jìn)行加壓加熱溶解，為紡絲車間提供聚乙烯醇原液。
　　
　　川維維綸廠的DCS改造是分兩期進(jìn)行的。
　　 一期改造工程首先對(duì)紡絲車間的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，總物理點(diǎn)數(shù)在1280點(diǎn)，其中模擬量900點(diǎn)；通信站容量為開(kāi)關(guān)量1000點(diǎn)。
　　
　　2001年7月，紡絲車間的控制系統(tǒng)DCS改造全部完成，系統(tǒng)正式投運(yùn)。
　　
　　一期工程的技術(shù)特點(diǎn)表現(xiàn)在以下兩方面：
　　 在控制方案上，必須實(shí)現(xiàn)對(duì)大滯后溫度對(duì)象的高精度控制，才能保證高強(qiáng)高模維綸產(chǎn)品的成品率。如果采用預(yù)估補(bǔ)償方案理論上非常合適，但存在系統(tǒng)負(fù)荷開(kāi)銷大、老舊調(diào)功器頻繁維修更換等不利因素，最終還是沿用了單回路PID調(diào)節(jié)。在整定參數(shù)時(shí)使用了臨界比例度法，經(jīng)過(guò)實(shí)際投運(yùn)證明控制精度滿足了工藝要求。在保證連續(xù)開(kāi)車、原料合格的工況下，實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)高模維綸產(chǎn)品100%的合格率。這說(shuō)明我們的PID算法塊針對(duì)大時(shí)滯對(duì)象在單回路的簡(jiǎn)單方案下就具有很好的控制效果。
　　 在信號(hào)檢測(cè)上，維綸紡絲車間生產(chǎn)線有其自身特點(diǎn)。對(duì)調(diào)功器輸出電流的監(jiān)視，用戶原來(lái)采用積分型電流表。如果直接將原信號(hào)作為模擬量引入DCS，信號(hào)波動(dòng)非常大，已經(jīng)不具有使用價(jià)值。我們通過(guò)對(duì)調(diào)功器輸出電流的分析，發(fā)現(xiàn)它輸出的是具有過(guò)零觸發(fā)特征的正弦波脈沖，單位時(shí)間內(nèi)脈沖的數(shù)量正比于調(diào)功器的模擬量輸入。根據(jù)這一特點(diǎn)，我們使用了FM162八通道脈沖輸入模塊，在數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)中選擇了脈沖頻率型數(shù)據(jù)，在控制方案中使用了2級(jí)10平均值濾波，數(shù)據(jù)顯示效果令用戶非常滿意。維綸走絲速度的檢測(cè)使用了國(guó)產(chǎn)磁阻式探頭和德國(guó)FESTO的接近開(kāi)關(guān)。對(duì)于磁阻式探頭，信號(hào)輸出電壓與檢測(cè)齒輪轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速低時(shí)輸出信號(hào)也較弱，電壓波動(dòng)范圍較大。我們使用FM162直接將其引入系統(tǒng)，外圍電路未經(jīng)任何處理就滿足了使用要求。FESTO的接近開(kāi)關(guān)內(nèi)含晶體管、發(fā)光二級(jí)管，需要外加供電回路，我們僅在FM162模塊的底座端子上每通道增加一支電阻就解決了問(wèn)題。說(shuō)明FM162模塊對(duì)多種應(yīng)用需求有很好的適應(yīng)性。
　　 一期改造完成后，由于用戶方面從總廠領(lǐng)導(dǎo)、分廠領(lǐng)導(dǎo)、車間主任直到操作工一級(jí)對(duì)MACSII系統(tǒng)的實(shí)際使用效果都非常滿意，川維領(lǐng)導(dǎo)決定于2003年進(jìn)行維綸二期DCS改造。
　　 二期改造工程針對(duì)維綸廠原液車間的常規(guī)儀表控制系統(tǒng)，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)儀表改造同步進(jìn)行。以開(kāi)關(guān)量的順序控制為主， DCS的開(kāi)關(guān)量I/O共1920點(diǎn)，模擬量I/O共136點(diǎn)。
　　 在控制方案方面，用戶對(duì)原設(shè)計(jì)繼電器聯(lián)鎖圖進(jìn)行了改進(jìn)，使用MACSII的梯形圖實(shí)現(xiàn)原液車間的順序控制。共使用梯形圖77頁(yè)完成原液車間的所有順序控制。所有梯形圖方案頁(yè)全部通過(guò)DCS實(shí)現(xiàn)，這也和多數(shù)石化項(xiàng)目的特性相似。改變了石化裝置開(kāi)關(guān)量控制必須使用PLC的觀念。
　　 改造過(guò)程中同時(shí)拆除原液車間40米長(zhǎng)的儀表盤，所有室內(nèi)二次儀表全部拆除。原控制室只保留一臺(tái)操作站用于監(jiān)視，所有室內(nèi)操作工進(jìn)入一期工程的紡絲車間控制室，實(shí)現(xiàn)集中操作。
　　 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)電磁閥的DO輸出全部使用FM171模塊直接驅(qū)動(dòng)，SMC電磁閥的額定電流小于50毫安。電磁閥的DC24V供電和保險(xiǎn)由用戶提供。
　　 2002年11月，二期工程經(jīng)調(diào)試后正式投入運(yùn)行。這是川維總廠第一套使用光纖的DCS系統(tǒng)。該系統(tǒng)真正體現(xiàn)了DCS的應(yīng)用特點(diǎn)：分散控制，集中顯示、操作管理。
　　 至此，川維維綸廠只剩下整理工段80點(diǎn)沒(méi)有進(jìn)入DCS，這正是用戶下一期工程要改造的部分。整個(gè)項(xiàng)目使用MACSII系統(tǒng)的一個(gè)域，共有模擬量I/O點(diǎn)1036點(diǎn)、開(kāi)關(guān)量I/O點(diǎn)2300點(diǎn)、經(jīng)通信站上傳開(kāi)關(guān)量1000點(diǎn)。作為使用和利時(shí)DCS系統(tǒng)最大的石化企業(yè)項(xiàng)目，系統(tǒng)投運(yùn)后一直安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，打破了國(guó)產(chǎn)DCS不能做大型石化工程項(xiàng)目的傳統(tǒng)觀念。
　　 從經(jīng)濟(jì)效益上看，用戶使用和利時(shí)DCS系統(tǒng)的總體投資比國(guó)外同類系統(tǒng)少。備品備件占用資金更比國(guó)外系統(tǒng)少得多。由于提高了自控水平，使成品率大大提高，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，保證了連續(xù)開(kāi)車，產(chǎn)品成本大幅下降。從而使用戶在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位。2002年，四川維尼綸廠取得了中石化系統(tǒng)效益排名第二的可喜成績(jī)。外商參觀維綸廠時(shí)，得知現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)全面使用DCS進(jìn)行控制，很感慨地說(shuō)：“你們很先進(jìn)！”。 電容式接近開(kāi)關(guān)相關(guān)文章:電容式接近開(kāi)關(guān)原理