聚酯切片輸送自動化控制

>陳東亮（儀征化纖股份有限公司瓶片生產中心，江蘇 儀征 211900）

1 概況

儀征化纖股份公司年產20萬噸聚酯項目中聚酯切片輸送系統(tǒng)采用氣力輸送工藝。聚酯切片作為聚酯工藝中的重要原料，安全穩(wěn)定的輸送是提高生產效率的重要條件。氣力輸送主要原理是利用安裝在輸送系統(tǒng)起點的正壓空氣通入供料器中，物料從料斗中加入，在重力作用下進入供料器進行定量供料，料和氣一起經輸送管道輸送到終點的分離器或貯倉內，料氣分離后，空氣經過濾后排入大氣。

2 系統(tǒng)要求

為使物料便于輸送、控制，多數物料是以氣態(tài)或液態(tài)方式在管道內流動，若是固態(tài)物料，也可進行流態(tài)化[4]。本系統(tǒng)的聚酯切片是一種固態(tài)顆粒物料，采用氣力輸送工藝，由旋轉給料器組成的氣力輸送裝置來實施，PET聚酯切片從 S01基礎料倉，輸送到固相縮聚兩個目的料倉（V01/V02）。輸送技術采用流態(tài)化連續(xù)輸送的流動形態(tài)，以拉伐爾節(jié)流噴嘴為主的氣控組合控制輸送氣體的流量，以滿足不同輸送距離的要求。根據實際需求輸送用氣量，設計為兩組氣控單元，拉伐爾節(jié)流噴嘴一對一地控制氣流。節(jié)流控制的高速氣流從音速下降轉為動能，以最小的阻力損失，獲得最均等的動力推動物料移動。PET聚酯切片由旋轉給料器喂入，料與輸送氣體充分混合，使其達到氣力輸送的設計濃度。為保障輸送管線暢通，在輸送管線中，設置自動防堵、排堵裝置，其作用為防止氣源在壓力下降時，使聚酯切片的料速、氣速變小，避免輸送管道被物料堵塞或在故障引發(fā)后能排空管道恢復輸送，保持輸送正常運行。

3 系統(tǒng)設計

本系統(tǒng)通過集散控制系統(tǒng)DCS實現(xiàn)，采用和利時HolliASMACS系統(tǒng)，通過組態(tài)輸送畫面和參數實時顯示并修改，實現(xiàn)對整個輸送的自動化控制。輸送分為自動和手動兩種方式，在輸送前檢查輸送線的輸送壓力PT-1/PT-2設置值。HH表示壓力高高限，H表示壓力高限，L表示壓力低限，LL表示壓力低低限。輸送前選擇要輸送的目的料倉，料倉高報時，不能選擇此料倉。

圖1 氣力輸送流程圖

輸送方式：（1）自動輸送：選中輸送線的料倉后，確認換向閥已經指向目的料倉后，把按鈕選為自動，點擊自動按鈕，輸送線啟動，相應的輸送氣閥XV-1自動打開，吹掃10秒后，旋轉閥Q-01、軸封氣閥自動打開，相應的補氣閥自動打開，切片開始輸送。（2）手動輸送：選中對應輸送線的料倉后，確認換向閥已經指向目的料倉后，依次進行操作，打開送氣閥，等待10秒后，開啟旋轉閥，待旋轉閥運行后再打開補氣閥，開始切片輸送。手動方式一般在自動無法運行的情況下進行此輸送方式，日常的輸送方式均采用自動輸送。

輸送過程中，如果輸送壓力大于壓力高限，旋轉閥自動停止，當壓力降到低低限，旋轉閥自動重新運行，如果壓力繼續(xù)升高到高高限，系統(tǒng)緊急停止，轉入人為操作。輸送壓力小于壓力低低限，輸送自動停止，進入等待狀態(tài)。

4 控制方案

4.1 硬件配置

本系統(tǒng)控制通過DCS實現(xiàn)，采用HolliAS-MACS系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有完善的數據采集、控制運算、控制輸出等功能，有模擬量報警、工藝開關量報警及報警摘要，操作員通過報警畫面很方便地了解系統(tǒng)狀態(tài)及生產過程[1]。

該DCS控制系統(tǒng)配置兩個冗余的控制站SM202，模擬輸入使用SM481模塊，模擬輸出使用SM520-B01模塊，開關量輸入使用SM610模塊，開關量輸出使用SM711模塊，所有I/O卡件采用通道隔離，確保設備的穩(wěn)定運行。

4.2 人機界面

人機界面采用FacView軟件，具備豐富的全漢字圖形組態(tài)，可以實現(xiàn)復雜的圖形界面，并支持動畫技術、圖形縮放技術、多窗口技術，各種數據、曲線、棒圖，各種儀表盤的實時顯示。可對全系統(tǒng)各個回路進行操作，對設定值，輸出值、時間參數值、順控條件值及操作值進行調整操作[3]，根據本系統(tǒng)的實際情況，畫面設有輸送壓力的報警設定窗口、切換閥操作按鈕、輸送手自動切換按鈕、吹掃時間設定窗口。當啟動自動輸送程序時，點擊手自動按鈕切換到自動，程序啟動；當切換到手動時，工藝人員選擇特定對象進行操作。

4.3 程序控制

由于整個輸送系統(tǒng)的被控對象多，控制過程復雜，所以采用程序控制，不僅可減少工藝人員的操作次數，更重要的是可以防止被控對象多及運行方式多變而引起的誤操作事故，有利于輸送系統(tǒng)的安全運行，防止損壞設備及減少工藝人員的勞動強度。

本輸送系統(tǒng)使用順序功能圖SFC（Sequential Funtion Chart）來實現(xiàn)，SFC用一系列的“步”（Step）和“轉換”（Transition）來完成復雜的運算和控制。該輸送程序SFC圖中（圖2），“Init”塊是初始步，狀態(tài)為真（TRUE），程序進入下一步Step1，當工藝人員畫面切換為自動狀態(tài)（AUTO）為真，程序轉入下一步Step2，并判斷ST/HL/SP/ALM狀態(tài)。

ST：判斷目的料倉報警和系統(tǒng)報警，正常為TRUE，反之為FALSE；

HL：判斷輸送時目的料倉高報信號，報警為TRUE，正常為FALSE；

SP：切換為手動停止狀態(tài)，手動停止狀態(tài)為TRUE，反之為FALSE；

ALM：判斷系統(tǒng)報警，包括壓力和閥位信號，正常為TRUE，報警為FALSE；

BK：程序內部的判斷條件；

Init:程序初始步，所有狀態(tài)和命令為FALSE，計時器清零；

Step1：程序啟動步。工藝人員投自動，執(zhí)行此步。

Step2：程序判斷步。判斷ST/HL/SP/ALM的狀態(tài)。

Step3：正常輸送程序步。首先開啟輸送閥，吹掃10秒后，啟動旋轉給料器和軸封閥進行切片輸送。輸送步中判斷輸送壓力信號，如輸送壓力低低報，SP置為TRUE，執(zhí)行Step5，如料倉報警，HL置為TRUE，執(zhí)行Step4。

Step4：輸送中料倉料位高報執(zhí)行此步。停止旋轉給料器并關閉軸封閥，等到HL狀態(tài)為FLASE，ST狀態(tài)為TRUE，ALM狀態(tài)為TRUE，程序進行Step6。

Step5：停止輸送程序步。停止旋轉閥，關閉軸封閥，吹掃10秒后，關閉輸送閥，計時器啟動，到達設定時候后，BK狀態(tài)為TRUE，返回Init。

Step6：停止輸送程序步。ALM為FALSE時，執(zhí)行此步，主要表現(xiàn)壓力高報或者閥位報警，停止旋轉閥，開啟旁路輸送閥進行大氣量吹掃，如ALM報警能消失，BK為TRUE，返回Init步，程序重新開始執(zhí)行，一旦ALM報警持續(xù)，說明管道壓力過高堵料，發(fā)出畫面報警提示，需要工藝現(xiàn)場處理。

圖2 輸送控制程序SFC圖

5 結語

該控制系統(tǒng)充分發(fā)揮了DCS的優(yōu)異性能，結合了目前較先進的現(xiàn)場總線技術，實現(xiàn)了自動化控制的目的[2]?；诒O(jiān)控系統(tǒng)的使用，實現(xiàn)了對輸送系統(tǒng)的重要狀態(tài)參數進行顯示、記錄存檔，為進行實時故障診斷提供了依據，同時使控制修改運行工藝變得靈活方便。該系統(tǒng)投入運行以來，充分發(fā)揮了操作簡單，控制精確等特點，對于物料輸送系統(tǒng)中的自動化程序控制推廣具有重要意義。

[1]王常力, 羅安. 分布式控制系統(tǒng)（DCS）設計與應用實例[M]. 電子工業(yè)出版社，2004.

[2]陸德民. 石油化工自動化控制設計手冊[M].化學工業(yè)出版社，2007.

[3]工業(yè)自動化儀表與系統(tǒng)手冊[M]. 中國電力出版社，2008.

[4]厲玉鳴. 化工儀表及自動化[M]. 化學工業(yè)出版社，2011.