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項(xiàng)目名稱
武漢卓寶科技有限公司1.5萬噸聚氨酯涂料控制系統(tǒng)

應(yīng)用背景
　　聚氨酯涂料屬于一種新材料領(lǐng)域建筑防水材料，技術(shù)含量高,由于其具有環(huán)保，無污染、防水效果好、涂層彈性好、粘結(jié)力強(qiáng)、抗老化等特點(diǎn)，使其在建筑防水領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。項(xiàng)目分為一、二期，長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃為10萬噸/年，目前是一期年產(chǎn)15,000噸環(huán)保型聚氨酯涂料生產(chǎn)線，全廠自動(dòng)化系統(tǒng)采用了GE Fanuc的PPS系統(tǒng)。為國(guó)內(nèi)已投入運(yùn)行的生產(chǎn)線中投資規(guī)模最大，控制最先進(jìn)的項(xiàng)目。

客戶需求
　　項(xiàng)目工期緊，控制系統(tǒng)立項(xiàng)到完成現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施只有近4個(gè)月的時(shí)間?？刂乒に噺?fù)雜，這就要求系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn)。還要具有以下特點(diǎn)：
　　1、穩(wěn)定，要保持連續(xù)生產(chǎn)。
　　2、高開放性和先進(jìn)性，希望選用具有最領(lǐng)先技術(shù)的產(chǎn)品，同時(shí)由于規(guī)劃的需要，要求產(chǎn)品有好的開放性和拓展能力，以便以后進(jìn)行擴(kuò)建。
　　3、價(jià)格和產(chǎn)品的性能也是用戶關(guān)注的兩點(diǎn)。

解決方案
　　GE Fanuc針對(duì)用戶的需求提供了新一代混合控制系統(tǒng)PPS來實(shí)施聚氨酯的生產(chǎn)控制。本項(xiàng)目的控制系統(tǒng)由三部分組成，分別為：人機(jī)界面、控制器和I/O卡件。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

　　人機(jī)界面部分：采用最新的 PPS（Proficy Process System） 軟件，共設(shè)兩臺(tái)站，一臺(tái)為工程師站（工程師站兼操作員站），另一臺(tái)為操作員站兼歷史數(shù)據(jù)站運(yùn)行History 及iFix軟件。工程師站的主要功能在于實(shí)現(xiàn)過程系統(tǒng)控制策略的設(shè)計(jì)、開發(fā)和文檔生成以及可視化顯示畫面組態(tài)，工程師站還能夠兼操作員控制臺(tái)使用。操作員站兼歷史數(shù)據(jù)站負(fù)責(zé)提供可視化顯示畫面、趨勢(shì)圖、PID 面板和系統(tǒng)的報(bào)警列表以及歷史趨勢(shì)的記錄功能，操作員能夠?qū)^程控制器進(jìn)行監(jiān)視控制并確認(rèn)報(bào)警，操作員站界面選用了代表當(dāng)今最新技術(shù)的HMI軟件iFix。
　　

控制器部分：采用一對(duì)冗余的 PAC Rx7i 控制器,通過以太網(wǎng)與上位機(jī)連接。GE 公司提供的 PAC Rx7i 控制器是一款領(lǐng)先行業(yè)的高性能控制器，主頻高達(dá)600MB，用戶內(nèi)存可達(dá)64MB，數(shù)據(jù)同步速率可達(dá)2.12G波特率，每一個(gè)掃描周期同步2次，主、從控制器可真正做到無擾切換?？刂七壿嫿M態(tài)符合 IEC 61131（LD、FBD、IL和 SFC）要求。采用 VME 背板，并能支持第三方智能模塊。支持高速冗余，備用控制器等待在熱備狀態(tài)、作為主控制器的鏡像。支持100Mbps EGD 以太網(wǎng) I/O協(xié)議，以實(shí)現(xiàn)在子系統(tǒng)控制器和系統(tǒng)可視化軟件中通訊。
　

I/O 卡件部分：采用GE公司性價(jià)比高的VersaMax IO模塊。VersaMax IO具有導(dǎo)軌式安裝，維護(hù)方便、支持熱插拔　、可自動(dòng)配置（不需要硬件組態(tài)就能被系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別）等特點(diǎn)。采用這種解決方案既滿足了用戶對(duì)連續(xù)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠的要求，又滿足了用戶節(jié)約投資成本的意愿。卡件種類包括 15 通道通用型 AI卡件， 12通道 AO 卡件，32通道 DI 卡件以及 32 通道 DO 卡件。

控制工藝
　　生產(chǎn)過程包括了原料儲(chǔ)罐、原料計(jì)量、原料配比、反應(yīng)釜加熱升溫、反應(yīng)釜真空、反應(yīng)釜降溫、出料計(jì)量等控制。需要控制的對(duì)象包括儲(chǔ)罐、原料計(jì)量槽，泵槽連鎖、反應(yīng)釜溫度壓力控制及連鎖以及變頻控制等，在整個(gè)過程中，溫度、壓力及原料配比控制尤為關(guān)鍵。控制方案涉及到自動(dòng)、手動(dòng)、配方管理、微控、滯后、連鎖等控制手段。其中，典型的工藝方案摘要如下：
　　1)甲組分生產(chǎn)工藝

　　將聚醚、蓖麻油　、二甲苯按配方量投入反應(yīng)釜，攪拌升溫，真空脫水至含水<0.15%后降溫，投入異氰酸及阻聚劑，聚合反應(yīng)后降溫，真空脫泡，出料包裝入庫。
　　2) 乙組分生產(chǎn)工藝
　　將煤焦油、含水多元醇廢液、氯油、填充料投入反應(yīng)釜中，升溫?cái)嚢?，?jīng)真空脫水后，冷卻降溫，投入不含水多元胺及各類助劑，攪拌均勻后，出料包裝入庫。
整個(gè)控制系統(tǒng)具有：
1)方便美觀的操作員站界面。系統(tǒng)工藝圖例如下：

圖例1：真空系統(tǒng)圖

圖例2：原料儲(chǔ)罐系統(tǒng)圖

2）集中的歷史數(shù)據(jù)庫。系統(tǒng)采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)記錄過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和報(bào)警事件信息。
3）系統(tǒng)采用冗余的高性能控制器，確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
4）易擴(kuò)展性和開放性。系統(tǒng)可以根據(jù)需要增加控制器和操作站，并且不影響原系統(tǒng)的運(yùn)行。同時(shí)，系統(tǒng)具有很好的開放性，可方便的與第三方設(shè)備通信，支持Modbus、Profibus DP、OPC等通信接口。

實(shí)施結(jié)果
　　采用PPS方便了系統(tǒng)控制策略的生成，采用統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫變量名，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)的時(shí)間。高性能的控制器提升了運(yùn)行效率，提供的解決方案最大程度的保護(hù)了用戶的投資。同時(shí)，由于PPS 系統(tǒng)良好的拓展性，確保了用戶能夠順利實(shí)施二期項(xiàng)目。隨著用戶對(duì) PPS 系統(tǒng)的不斷熟悉，可以預(yù)期，PPS 系統(tǒng)更多的優(yōu)點(diǎn)將不斷被用戶應(yīng)用于生產(chǎn)過程中，給用戶帶來更大的利益，同時(shí)也為 GE Fanuc 帶來更高的聲譽(yù)。

作者：劉繼軍、王清山、梁銘力