DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)在聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用研究

摘 要：在時(shí)代更迭，科學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展的今天，自動(dòng)化生產(chǎn)模式帶動(dòng)我國(guó)整個(gè)生產(chǎn)板塊的快速發(fā)展，聚丙烯生產(chǎn)態(tài)勢(shì)亦發(fā)生翻天覆地的變化。DCS控制系統(tǒng)作為一種集參數(shù)調(diào)整、故障報(bào)警、實(shí)時(shí)顯示以及狀態(tài)監(jiān)督等功能于一身的工作系統(tǒng)，從實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，不僅使得產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，且在某種程度上有效推動(dòng)聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)收入和凈利潤(rùn)的高速增長(zhǎng)，有利于企業(yè)經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)最大化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此，充分發(fā)揮DCS控制系統(tǒng)在聚丙烯生產(chǎn)中的主導(dǎo)作用，企業(yè)需結(jié)合自身發(fā)展需要，加大對(duì)重大研發(fā)項(xiàng)目的支持力度，為聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)未來(lái)健康可持續(xù)發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)；聚丙烯；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TQ325.14 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）18-0293-01

1 分布式控制系統(tǒng)（DCS）的內(nèi)涵及應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1 DCS控制系統(tǒng)的內(nèi)涵

DCS控制系統(tǒng)（又稱“分散控制系統(tǒng)”或者“4C”技術(shù)）的運(yùn)行原理主要是通過(guò)利用多臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備，對(duì)不同生產(chǎn)過(guò)程中的多個(gè)控制回路進(jìn)行具體化控制，并且在整個(gè)運(yùn)行控制過(guò)程中，可隨時(shí)對(duì)其中相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效收集，是一種既具有集中管理功效，同時(shí)兼顧集中控制作用的自動(dòng)控制系統(tǒng)。此外，該系統(tǒng)在行業(yè)內(nèi)又被成為“4C”技術(shù)，即包括計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)以及顯示技術(shù)等四種技術(shù)在內(nèi)的技術(shù)形式，并且具有高可靠性、開(kāi)放性、靈活性、協(xié)調(diào)性以及易維護(hù)等特點(diǎn)，近年來(lái)在各行各業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)中得到了普遍應(yīng)用。

1.2 在聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.2.1 開(kāi)放性較強(qiáng)

從整體板塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)看，DCS控制技術(shù)率先引用了開(kāi)放式、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，而獨(dú)立運(yùn)行于系統(tǒng)內(nèi)部的計(jì)算機(jī)可憑借以太網(wǎng)的支持進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。設(shè)計(jì)中的模塊化及標(biāo)準(zhǔn)化特點(diǎn)賦予了DCS系統(tǒng)較強(qiáng)的開(kāi)放性，極大的便利了各子系統(tǒng)的有效接入，且能夠與生產(chǎn)實(shí)際需求相結(jié)合，隨時(shí)從系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中卸載退出，對(duì)子系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)的干擾性較小，有助于其實(shí)際效應(yīng)最大限度的發(fā)揮。

1.2.2 可靠性較強(qiáng)

與其他控制系統(tǒng)不同，DCS控制系統(tǒng)具體功能的實(shí)現(xiàn)，分布于不同計(jì)算機(jī)之間，在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上體現(xiàn)出顯著的容錯(cuò)性，如果其中一臺(tái)計(jì)算機(jī)受外界干擾停止運(yùn)行，對(duì)其他系統(tǒng)功能無(wú)直接影響。此外，系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)計(jì)算機(jī)所承擔(dān)任務(wù)從內(nèi)容上來(lái)看相對(duì)較為單一，可以實(shí)現(xiàn)“一機(jī)一責(zé)”的功能需求，也在一定程度上提高了各計(jì)算機(jī)的可靠性。

1.2.3 安裝維護(hù)操作簡(jiǎn)單

在聚丙烯生產(chǎn)領(lǐng)域，主要使用的物料有丙烯、乙烯、一氧化碳、氫氣等，一旦發(fā)生泄漏極易發(fā)生火災(zāi)爆炸，并且部分物料如丙烯等液化儲(chǔ)存，受熱體積膨大而且容器內(nèi)壓力隨溫度升高成比例迅速上升，若缺乏實(shí)時(shí)監(jiān)督管理或者擅自加熱，極易引起設(shè)備被嚴(yán)重破壞，給企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益造成負(fù)面影響，甚至因生產(chǎn)安全事故給現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員生命財(cái)產(chǎn)安全造成重大損失。傳統(tǒng)控制系統(tǒng)在信號(hào)傳輸過(guò)程中，一旦受到外界因素的干擾，便可能引發(fā)數(shù)據(jù)丟失等現(xiàn)象，無(wú)法在第一時(shí)間排除或者修復(fù)設(shè)備故障，且故障原因和故障所在部位難以查找，在嚴(yán)重影響生產(chǎn)進(jìn)度的情況下，也積累了大量隱形安全隱患。而DCS控制系統(tǒng)在聚丙烯生產(chǎn)中的應(yīng)用，利用數(shù)字化、信息化、實(shí)時(shí)性等功能將數(shù)據(jù)通過(guò)信息傳輸平臺(tái)實(shí)現(xiàn)信息共享，為設(shè)備故障判定提供了大量真實(shí)、有效的參考依據(jù)，深入故障內(nèi)部，有效解決突出故障問(wèn)題，為聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)的整體運(yùn)行效率及質(zhì)量提供了有效保障。

2 DCS自動(dòng)控制系統(tǒng)在聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)中的應(yīng)用

2.1 聚丙烯裝置設(shè)備組成

從整體結(jié)構(gòu)組成來(lái)看，氣相法設(shè)備具有結(jié)構(gòu)、流程簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，其中其主導(dǎo)作用的設(shè)備主要包括以下幾種：首次聚合裝置、進(jìn)一步聚合裝置、原料循環(huán)設(shè)備、攪拌裝置、輔助裝置、催化體輸入裝置、粉料進(jìn)料裝置、干燥裝置、擠壓成型裝置以及烯料深加工裝置等等，每一個(gè)設(shè)備在具體應(yīng)用過(guò)程中，都對(duì)其他設(shè)備的運(yùn)行具有推進(jìn)左右，各設(shè)備之間基本達(dá)成相輔相成的運(yùn)行模式。

2.2 環(huán)管反應(yīng)器氫氣和丙烯控制

通常情況下，聚丙烯生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生聚合反應(yīng)時(shí)，常伴隨有較小密度的氫氣，且在實(shí)際進(jìn)料過(guò)程氣體密度的不斷變換，無(wú)形中增加了對(duì)氫氣以及丙烯流量的控制要求，對(duì)于這一要求的升高，可以控制反應(yīng)器的密度為主要參考依據(jù)，通過(guò)對(duì)其密度變化規(guī)律的不斷總結(jié)，從而更有效的對(duì)流量進(jìn)行全方位的掌控，促使流量對(duì)密度的及時(shí)反饋，進(jìn)而從根本上達(dá)到最終控制目標(biāo)。

2.3 聚丙烯安全聯(lián)鎖系統(tǒng)

在DCS控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)相關(guān)安全控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的依賴性，而一旦對(duì)聚丙烯生產(chǎn)中某些關(guān)鍵部位管理控制不當(dāng)，如，單體的回收、干燥汽蒸或者丙烯儲(chǔ)存等等環(huán)節(jié)，將引發(fā)惡性爆炸事件。因而，應(yīng)在DCS相對(duì)獨(dú)立的控制系統(tǒng)中設(shè)置聚丙烯安全聯(lián)鎖功能，PLC與DCS技術(shù)純熟，通信性能穩(wěn)定，聚丙烯裝置是利用DCS為主要設(shè)備，PLC為次要設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)定MODBUS為主站的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，通過(guò)這個(gè)協(xié)議實(shí)現(xiàn)主站和副站的數(shù)據(jù)交換，副站之間不可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，最終達(dá)到DCS控制整體過(guò)程，PLC來(lái)實(shí)現(xiàn)安全聯(lián)鎖功能。

2.4 蒸汽流量補(bǔ)償控制

在設(shè)計(jì)壓力補(bǔ)償方法、測(cè)量蒸汽流量以及蒸汽溫度過(guò)程中，所采用的計(jì)算方式以裝置中的氮?dú)夂鸵蚁橹饕橘|(zhì)，并且整個(gè)計(jì)算過(guò)程的實(shí)現(xiàn)可完全依靠系統(tǒng)中的TPFCL功能。相對(duì)于DCS控制系統(tǒng)中的計(jì)算方式，傳統(tǒng)計(jì)算公式過(guò)于復(fù)雜，無(wú)法對(duì)蒸汽所產(chǎn)生流量、溫度以及壓力等進(jìn)行更加精確的計(jì)算，需從通過(guò)添加TPFCL功能模塊，方可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)算。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的高低，是反映國(guó)家工業(yè)現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志，在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展與科學(xué)技術(shù)進(jìn)入日新月異的背景下，DCS控制系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用規(guī)模得到快速擴(kuò)張。聚丙烯作為國(guó)家各大民生產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)原材料，為進(jìn)一步縮小國(guó)內(nèi)市場(chǎng)與國(guó)外聚丙烯加工生產(chǎn)水平，穩(wěn)定聚丙烯企業(yè)產(chǎn)生生產(chǎn)質(zhì)量，需從生產(chǎn)工藝角度出發(fā)，不斷引進(jìn)現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備，如DCS控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在聚丙烯生產(chǎn)企業(yè)的廣泛應(yīng)用已成為提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的必由之路。

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收稿日期：2018-5-17