和利時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，低附加值的常規(guī)產(chǎn)品比重在逐漸減少。從目前國內(nèi)維綸行業(yè)新上馬的維綸生產(chǎn)線來看，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的環(huán)保問題，這點在國外尤其受到重視。高強(qiáng)高模產(chǎn)品的外銷市場很大。此外，高強(qiáng)高模產(chǎn)品也用來生產(chǎn)汽車輪胎。維綸行業(yè)國際上主要競爭對手是日本企業(yè)，相比之下人家的自主開發(fā)能力更強(qiáng)。因此，對老舊維綸生產(chǎn)線的改造就成為國內(nèi)維綸廠家迫在眉睫的問題。
　　　　川維維綸廠于1976年投產(chǎn)，產(chǎn)品為維綸長絲、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。開關(guān)量控制采用三菱FX-2N小型PLC，完成電機(jī)啟?？刂啤⑿盘枅缶δ?。維綸紡絲車間生產(chǎn)線有兩個重要控制參數(shù)：一個是走絲速度；已經(jīng)使用變頻器控制，基本上能滿足工藝要求；另一個是烘箱溫度，由于設(shè)備特點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，完全憑操作工的經(jīng)驗手動控制，成品率受到很大影響。維綸廠原液車間的自控以開關(guān)量為主。主要工藝過程是對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紡絲車間的控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，總物理點數(shù)在1280點，其中模擬量900點；通信站容量為開關(guān)量1000點。
　　
　　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)特點表現(xiàn)在以下兩方面：
　　 在控制方案上，必須實現(xiàn)對大滯后溫度對象的高精度控制，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)時使用了臨界比例度法，經(jīng)過實際投運(yùn)證明控制精度滿足了工藝要求。在保證連續(xù)開車、原料合格的工況下，實現(xiàn)了高強(qiáng)高模維綸產(chǎn)品100%的合格率。這說明我們的PID算法塊針對大時滯對象在單回路的簡單方案下就具有很好的控制效果。
　　 在信號檢測上，維綸紡絲車間生產(chǎn)線有其自身特點。對調(diào)功器輸出電流的監(jiān)視，用戶原來采用積分型電流表。如果直接將原信號作為模擬量引入DCS，信號波動非常大，已經(jīng)不具有使用價值。我們通過對調(diào)功器輸出電流的分析，發(fā)現(xiàn)它輸出的是具有過零觸發(fā)特征的正弦波脈沖，單位時間內(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，我們使用了FM162八通道脈沖輸入模塊，在數(shù)據(jù)庫組態(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使用了國產(chǎn)磁阻式探頭和德國FESTO的接近開關(guān)。對于磁阻式探頭，信號輸出電壓與檢測齒輪轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)速低時輸出信號也較弱，電壓波動范圍較大。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的接近開關(guān)內(nèi)含晶體管、發(fā)光二級管，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題。說明FM162模塊對多種應(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對MACSII系統(tǒng)的實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)場儀表改造同步進(jìn)行。以開關(guān)量的順序控制為主， DCS的開關(guān)量I/O共1920點，模擬量I/O共136點。
　　 在控制方案方面，用戶對原設(shè)計繼電器聯(lián)鎖圖進(jìn)行了改進(jìn)，使用MACSII的梯形圖實現(xiàn)原液車間的順序控制。共使用梯形圖77頁完成原液車間的所有順序控制。所有梯形圖方案頁全部通過DCS實現(xiàn)，這也和多數(shù)石化項目的特性相似。改變了石化裝置開關(guān)量控制必須使用PLC的觀念。
　　 改造過程中同時拆除原液車間40米長的儀表盤，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，實現(xiàn)集中操作。
　　 對現(xiàn)場電磁閥的DO輸出全部使用FM171模塊直接驅(qū)動，SMC電磁閥的額定電流小于50毫安。電磁閥的DC24V供電和保險由用戶提供。
　　 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：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點沒有進(jìn)入DCS，這正是用戶下一期工程要改造的部分。整個項目使用MACSII系統(tǒng)的一個域，共有模擬量I/O點1036點、開關(guān)量I/O點2300點、經(jīng)通信站上傳開關(guān)量1000點。作為使用和利時DCS系統(tǒng)最大的石化企業(yè)項目，系統(tǒng)投運(yùn)后一直安全穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，打破了國產(chǎn)DCS不能做大型石化工程項目的傳統(tǒng)觀念。
　　 從經(jīng)濟(jì)效益上看，用戶使用和利時DCS系統(tǒng)的總體投資比國外同類系統(tǒng)少。備品備件占用資金更比國外系統(tǒng)少得多。由于提高了自控水平，使成品率大大提高，工人勞動強(qiáng)度大大降低，保證了連續(xù)開車，產(chǎn)品成本大幅下降。從而使用戶在市場競爭中處于優(yōu)勢地位。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。外商參觀維綸廠時，得知現(xiàn)場已經(jīng)全面使用DCS進(jìn)行控制，很感慨地說：“你們很先進(jìn)！”。 電容式接近開關(guān)相關(guān)文章:電容式接近開關(guān)原理