PKS系統(tǒng)在環(huán)氧乙烷衍生生產(chǎn)系統(tǒng)上的應(yīng)用

王中華

WANG Zhong-hua

（南京工業(yè)大學(xué) 電子信息與工程學(xué)院，南京 211816）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，環(huán)氧乙烷衍生的精細化工產(chǎn)品的市場需求量越來越大，生產(chǎn)的企業(yè)也越來越多。實時有效的生產(chǎn)控制對保證生產(chǎn)安全、提高生產(chǎn)效率、避免事故的發(fā)生等方面有著十分重要的意義。

本文以某石化企業(yè)的環(huán)氧乙烷衍生精細化工生產(chǎn)項目為背景，在分析了生產(chǎn)系統(tǒng)的實際需求的基礎(chǔ)上，使用先進的集散控制系統(tǒng)Experion PKS實現(xiàn)了整個生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)運行。

1 生產(chǎn)工藝

環(huán)氧乙烷衍生生產(chǎn)工藝流程的主要過程包括初始檢查，導(dǎo)熱油循環(huán)，鏈起始劑加入，預(yù)真空，反應(yīng)，熟化，冷卻、脫氣和排凈，生產(chǎn)工藝流程圖如圖1所示。

圖1 生產(chǎn)工藝流程圖

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

環(huán)氧乙烷衍生生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)工藝復(fù)雜并有一定的毒性，存在一定的危險性，所以整個生產(chǎn)過程的安全和穩(wěn)定至關(guān)重要，為了確保穩(wěn)定安全的同時又要確保生產(chǎn)系統(tǒng)的效率，本系統(tǒng)采用Honeywell公司的PKS集散控制系統(tǒng)，即新一代過程知識系統(tǒng)（Process Knowledge Solution，Experion PKS），它是Honeywell公司集30年來在過程控制、資源管理和行業(yè)知識等多方面的經(jīng)驗并結(jié)合六西格瑪?shù)姆椒ㄕ摌?gòu)成的一個統(tǒng)一的過程知識體系[1]。

環(huán)氧乙烷衍生精細化工生產(chǎn)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2所示。從圖中可以看出，系統(tǒng)主要分為四個部分：服務(wù)器、操作站（客戶端）、控制系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備。服務(wù)器為冗余服務(wù)器，確保了在一臺服務(wù)器出現(xiàn)問題時另一臺能保證系統(tǒng)的正常運行。服務(wù)器與操作站組成服務(wù)器/客戶端結(jié)構(gòu)，在此系統(tǒng)中是指，系統(tǒng)中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、歷史記錄和報警記錄都是動態(tài)存儲在服務(wù)器中的，而操作站主要用于對工藝流程的監(jiān)控，查看歷史趨勢和報警記錄等?？刂破鞑捎萌哂嗟腃300控制器，輸入/輸出卡件也是采用冗余的C系列I/O卡件，這樣確保了系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定，提升了系統(tǒng)的安全等級。

3 預(yù)真空順序控制實現(xiàn)

圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

真空過程在環(huán)氧乙烷衍生精細化工生產(chǎn)系統(tǒng)中起著重要的作用，在反應(yīng)多個過程中需要處于真空狀態(tài)，不然將直接影響環(huán)氧乙烷衍生產(chǎn)品的質(zhì)量，甚至導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，更有可能引起事故。為了確保生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定，確保真空過程能夠正常運行，在對整個真空過程中設(shè)計了兩套真空裝置，兩套裝置可以同時使用，也可以在一套真空裝置出現(xiàn)問題時，及時的使用另一套裝置來做補充。真空過程工藝流程圖如圖3所示。如圖3所示，真空過程的主要組成部分是兩臺真空泵P0106和P0108，提供抽真空的動力。PV165和PV172是兩臺調(diào)節(jié)閥，通過PID控制回路PIC165和PIC172設(shè)定需要抽取真空壓力值。HV151A，HV151B，HV151C三個電磁閥控制使用哪一套真空裝置，如果HV151A打開，HV151C關(guān)閉則說明使用的是P0106真空裝置，如果HV151A關(guān)閉，HV151B打開，HV151C打開則說明使用的是P0108真空裝置。

圖3 真空過程工藝流程圖

預(yù)真空順序控制的實現(xiàn)主要使用的是PKS系統(tǒng)提供的順序控制模塊（Sequential Control Module，SCM），主要由四個部分組成，分別為Transition（條件塊）、Step（步驟塊）、SYNC（同步塊）和Handler(處理程序塊)[2]。預(yù)真空順序控制流程圖如圖4所示：

從流程圖中可以看出預(yù)真空的流程為：1）判斷預(yù)真空標識位確定使用真空過程中那一套真空裝置；2）檢查真空泵的運行狀態(tài)，如果停止則繼續(xù)，否則提示手動停止真空泵，等待直至真空泵停止為止；3）手動全開真空泵前的調(diào)節(jié)閥；4）啟動真空泵；5）打開閥HV124、HV125，同時啟動定時器；6）等待HV124、HV125的開回訊反饋。如果定時器的定時時間到，而HV124、HV125的開回訊反饋信息還沒有返回，說明HV124、HV125閥的狀態(tài)異常，需要檢查；7）檢查處理過后，選擇繼續(xù)或者停止。如果選擇繼續(xù)，則真空泵的調(diào)節(jié)閥置于自動狀態(tài)，設(shè)定需要的壓力預(yù)置值；8）最后等待反應(yīng)器壓力達到所需要的預(yù)真空壓力。

圖4 預(yù)真空順序控制流程

以上分析介紹了預(yù)真空順序控制流程，我們主要介紹一下PKS系統(tǒng)中Interrupt異常處理程序如何實現(xiàn)。如圖5所示，從圖中可以看出程序首先判斷了HV124，HV125的狀態(tài)，當(dāng)不全為開時，說明閥的狀態(tài)異常，置異常標識位STATUS和選擇標識位TIP為1，系統(tǒng)將報警，并且提示選擇。當(dāng)選擇停止時，選擇和異常標識位復(fù)位，通過停止標識位將主程序停止；當(dāng)選擇重新檢查時，選擇標識位復(fù)位，重新檢查閥的狀態(tài)，如果閥的狀態(tài)沒有異常，則異常標識位復(fù)位，異常處理程序結(jié)束，如果閥的狀態(tài)仍為異常，則選擇標識位仍將被置位，再次提示選擇。

圖5 異常處理實現(xiàn)

4 生產(chǎn)報表功能

PKS系統(tǒng)提供了豐富多樣的并且功能強大的報表，可以滿足各種生產(chǎn)系統(tǒng)的報表需求。根據(jù)生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)報表需求，使用PKS系統(tǒng)提供的Free Format Report實現(xiàn)生產(chǎn)報表，然而PKS系統(tǒng)的報表不能自動保存，生產(chǎn)系統(tǒng)又要實現(xiàn)生產(chǎn)報表的歷史查詢，因此需要編程實現(xiàn)自動保存[3]。

下面以配方參數(shù)表信息和整個生產(chǎn)系統(tǒng)中反應(yīng)過程中的溫度最大值和最小值為例，說明自由格式報表的實現(xiàn)。

1）首先在PKS系統(tǒng)中創(chuàng)建一個報表，選擇報表類型為Free Format，命名為報表，報表可以指定打印機，還可以設(shè)定周期性生成報表，但是根據(jù)生產(chǎn)需求，本系統(tǒng)生產(chǎn)報表需要條件觸發(fā)生成。

2）設(shè)定自由格式報表的格式，新建一個.txt文件，使用文本編輯器，編輯完成后將文件名和后綴一起修改為rpt1即可。設(shè)定報表格式的部分程序如下：

程序的前半部分主要實現(xiàn)的是對報表中所需的數(shù)據(jù)進行讀取，報表的實現(xiàn)部分從“B：”開始，讀取的數(shù)據(jù)已經(jīng)以數(shù)字進行編號，再次使用時只需要使用數(shù)字編號代替，但是數(shù)字編號一點要使用一組單引號包括在內(nèi)，才能讀取到數(shù)據(jù)。

3）編寫完自定義格式報表的格式后，在報表設(shè)置的Content屬性頁面中指定所要生成的報表的格式為rpt1。

4）觸發(fā)生成報表，當(dāng)整個生產(chǎn)過程完成后，有一個標識位進行標識，就以標識位作為觸發(fā)條件，PKS系統(tǒng)支持Point Scripts，支持點觸發(fā)的事件。創(chuàng)建標識點的觸發(fā)事件，編輯腳本如下：

5）生產(chǎn)報表的自動保存，生成的系統(tǒng)報表保存在系統(tǒng)指定目錄下，每生成一次報表則更新一次目錄里的報表，所以在指定目錄下相應(yīng)的報表只有一個。要實現(xiàn)生產(chǎn)報表的保存只需在生成報表之后，將指定目錄下生產(chǎn)的報表保存到另一個自定義的目錄下，并且按生產(chǎn)批號修改名稱，生產(chǎn)報表保存的實現(xiàn)使生產(chǎn)報表的歷史查詢得以實現(xiàn)。生產(chǎn)報表保存中必須要避免一種情況的發(fā)生，就是由于操作人員的輸入失誤使此次生產(chǎn)批號與以往的生產(chǎn)批次同名，會引起程序的錯誤。根據(jù)需求，正確的做法是放棄這次生產(chǎn)報表的保存。生產(chǎn)報表的保存的程序代碼如下：

6）生產(chǎn)報表的歷史查詢，生產(chǎn)報表生成的格式與PKS系統(tǒng)的流程圖的格式是相同的，因此只需將自定義的目錄加入到系統(tǒng)目錄下，就可以像流程圖一樣按名稱調(diào)用。

7）生產(chǎn)報表實際效果圖如圖6所示。

圖6 生產(chǎn)報表

5 結(jié)束語

本文介紹了基于PKS系統(tǒng)的環(huán)氧乙烷衍生精細化工生產(chǎn)系統(tǒng)的實現(xiàn)，主要介紹了該系統(tǒng)中，預(yù)真空順序控制和生產(chǎn)報表功能的實現(xiàn)。該環(huán)氧乙烷衍生精細化工生產(chǎn)系統(tǒng)已在某石化企業(yè)上線，應(yīng)用效果達到預(yù)期要求，工作穩(wěn)定可靠。

[1]Experion PKS系統(tǒng)中文參考手冊[Z].霍尼韋爾（中國）自動化學(xué)院.

[2]曹林虹.Honeywell 公司的TPS 與PKS 系統(tǒng)在空分設(shè)備中的應(yīng)用[J].深冷技術(shù),2006,4:12-14.

[3]韓睿群,李軍.Honeywell Experion PKS 系統(tǒng)在增塑劑生產(chǎn)過程中的應(yīng)用[J].天津化工,2008,22(3):60-61.