>陳東亮（儀征化纖股份有限公司瓶片生產(chǎn)中心，江蘇 儀征 211900）

1 概況

儀征化纖股份公司年產(chǎn)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(chǎn)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(diǎn)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(jìn)入供料器進(jìn)行定量供料，料和氣一起經(jīng)輸送管道輸送到終點(diǎn)的分離器或貯倉內(nèi)，料氣分離后，空氣經(jīng)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(shù)物料是以氣態(tài)或液態(tài)方式在管道內(nèi)流動，若是固態(tài)物料，也可進(jìn)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(zhuǎn)給料器組成的氣力輸送裝置來實(shí)施，PET聚酯切片從 S01基礎(chǔ)料倉，輸送到固相縮聚兩個目的料倉（V01/V02）。輸送技術(shù)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(jù)實(shí)際需求輸送用氣量，設(shè)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(zhuǎn)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(zhuǎn)給料器喂入，料與輸送氣體充分混合，使其達(dá)到氣力輸送的設(shè)計濃度。為保障輸送管線暢通，在輸送管線中，設(shè)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(fù)輸送，保持輸送正常運(yùn)行。

3 系統(tǒng)設(shè)計

本系統(tǒng)通過集散控制系統(tǒng)DCS實(shí)現(xiàn)，采用和利時HolliASMACS系統(tǒng)，通過組態(tài)輸送畫面和參數(shù)實(shí)時顯示并修改，實(shí)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(shè)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(rèn)換向閥已經(jīng)指向目的料倉后，把按鈕選為自動，點(diǎn)擊自動按鈕，輸送線啟動，相應(yīng)的輸送氣閥XV-1自動打開，吹掃10秒后，旋轉(zhuǎn)閥Q-01、軸封氣閥自動打開，相應(yīng)的補(bǔ)氣閥自動打開，切片開始輸送。（2）手動輸送：選中對應(yīng)輸送線的料倉后，確認(rèn)換向閥已經(jīng)指向目的料倉后，依次進(jìn)行操作，打開送氣閥，等待10秒后，開啟旋轉(zhuǎn)閥，待旋轉(zhuǎn)閥運(yùn)行后再打開補(bǔ)氣閥，開始切片輸送。手動方式一般在自動無法運(yùn)行的情況下進(jìn)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(zhuǎn)閥自動停止，當(dāng)壓力降到低低限，旋轉(zhuǎn)閥自動重新運(yùn)行，如果壓力繼續(xù)升高到高高限，系統(tǒng)緊急停止，轉(zhuǎn)入人為操作。輸送壓力小于壓力低低限，輸送自動停止，進(jìn)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(shí)現(xiàn)，采用HolliAS-MACS系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有完善的數(shù)據(jù)采集、控制運(yùn)算、控制輸出等功能，有模擬量報警、工藝開關(guān)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(chǎn)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(guān)量輸入使用SM610模塊，開關(guān)量輸出使用SM711模塊，所有I/O卡件采用通道隔離，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

4.2 人機(jī)界面

人機(jī)界面采用FacView軟件，具備豐富的全漢字圖形組態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的圖形界面，并支持動畫技術(shù)、圖形縮放技術(shù)、多窗口技術(shù)，各種數(shù)據(jù)、曲線、棒圖，各種儀表盤的實(shí)時顯示?？蓪θ到y(tǒng)各個回路進(jìn)行操作，對設(shè)定值，輸出值、時間參數(shù)值、順控條件值及操作值進(jìn)行調(diào)整操作[3]，根據(jù)本系統(tǒng)的實(shí)際情況，畫面設(shè)有輸送壓力的報警設(shè)定窗口、切換閥操作按鈕、輸送手自動切換按鈕、吹掃時間設(shè)定窗口。當(dāng)啟動自動輸送程序時，點(diǎn)擊手自動按鈕切換到自動，程序啟動；當(dāng)切換到手動時，工藝人員選擇特定對象進(jìn)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(fù)雜，所以采用程序控制，不僅可減少工藝人員的操作次數(shù)，更重要的是可以防止被控對象多及運(yùn)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(yùn)行，防止損壞設(shè)備及減少工藝人員的勞動強(qiáng)度。

本輸送系統(tǒng)使用順序功能圖SFC（Sequential Funtion Chart）來實(shí)現(xiàn)，SFC用一系列的“步”（Step）和“轉(zhuǎn)換”（Transition）來完成復(fù)雜的運(yùn)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(jìn)入下一步Step1，當(dāng)工藝人員畫面切換為自動狀態(tài)（AUTO）為真，程序轉(zhuǎn)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?fàn)顟B(tài)，手動停止?fàn)顟B(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(nèi)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(zhuǎn)給料器和軸封閥進(jìn)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(zhuǎn)給料器并關(guān)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(jìn)行Step6。

Step5：停止輸送程序步。停止旋轉(zhuǎn)閥，關(guān)閉軸封閥，吹掃10秒后，關(guān)閉輸送閥，計時器啟動，到達(dá)設(shè)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(zhuǎn)閥，開啟旁路輸送閥進(jìn)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(jié)語

該控制系統(tǒng)充分發(fā)揮了DCS的優(yōu)異性能，結(jié)合了目前較先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動化控制的目的[2]?；诒O(jiān)控系統(tǒng)的使用，實(shí)現(xiàn)了對輸送系統(tǒng)的重要狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行顯示、記錄存檔，為進(jìn)行實(shí)時故障診斷提供了依據(jù)，同時使控制修改運(yùn)行工藝變得靈活方便。該系統(tǒng)投入運(yùn)行以來，充分發(fā)揮了操作簡單，控制精確等特點(diǎn)，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(shè)計與應(yīng)用實(shí)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(shè)計手冊[M].化學(xué)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(xué)工業(yè)出版社，2011.