GE 智能平台 PPS 在聚氨酯涂料生产线中的应用

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关键词:摘要:GE 智能平台针对用户的需求提供了新一代混合控制系统PPS来实施聚氨酯的生产控制。本项目的控制系统由三部分组成,分别为:人机界面、控制器和I/O卡件。项目名称武汉卓宝科技有限公司1.5万吨聚氨酯涂料控制系统应用背景  聚氨酯涂料属于一种新材料领域建筑防水材料,技术含量高,由于其具有环保,无污染、防水效果好、涂层弹性好、粘结力强、抗老化等特点,使...
  • 关键词:
  • 摘要:GE 智能平台针对用户的需求提供了新一代混合控制系统PPS来实施聚氨酯的生产控制 。本项目的控制系统由三部分组成,分别为:人机界面、控制器和I/O卡件 。

项目名称
武汉卓宝科技有限公司1.5万吨聚氨酯涂料控制系统

应用背景
  聚氨酯涂料属于一种新材料领域建筑防水材料 ,技术含量高,由于其具有环保 ,无污染 、防水效果好 、涂层弹性好、粘结力强、抗老化等特点,使其在建筑防水领域得到了广泛的应用。项目分为一 、二期,长远规划为10万吨/年 ,目前是一期年产15,000吨环保型聚氨酯涂料生产线,全厂自动化系统采用了GE Fanuc的PPS系统。为国内已投入运行的生产线中投资规模最大,控制最先进的项目 。

客户需求
  项目工期紧 ,控制系统立项到完成现场实施只有近4个月的时间。控制工艺复杂,这就要求系统具有简单、方便的特点。还要具有以下特点:
  1、稳定,要保持连续生产 。
  2 、高开放性和先进性 ,希望选用具有最领先技术的产品,同时由于规划的需要,要求产品有好的开放性和拓展能力 ,以便以后进行扩建。
  3、价格和产品的性能也是用户关注的两点。

解决方案
  GE Fanuc针对用户的需求提供了新一代混合控制系统PPS来实施聚氨酯的生产控制 。本项目的控制系统由三部分组成,分别为:、控制器和I/O卡件。整个系统结构图如下:


  人机界面部分:采用最新的 PPS(Proficy Process System) 软件,共设两台站 ,一台为工程师站(工程师站兼操作员站) ,另一台为操作员站兼历史数据站运行History 及iFix软件。工程师站的主要功能在于实现过程系统控制策略的设计 、开发和文档生成以及可视化显示画面组态,工程师站还能够兼操作员控制台使用 。操作员站兼历史数据站负责提供可视化显示画面、趋势图、PID 面板和系统的报警列表以及历史趋势的记录功能,操作员能够对过程控制器进行监视控制并确认报警 ,操作员站界面选用了代表当今最新技术的iFix。
  

控制器部分:采用一对冗余的Rx7i 控制器,通过以太网与上位机连接。GE 公司提供的 PAC Rx7i 控制器是一款领先行业的高性能控制器,主频高达600MB,用户内存可达64MB ,数据同步速率可达2.12G波特率,每一个扫描周期同步2次,主 、从控制器可真正做到无扰切换 。控制逻辑组态符合 IEC 61131(LD、FBD、IL和 SFC)要求 。采用 VME 背板 ,并能支持第三方智能模块。支持高速冗余,备用控制器等待在热备状态 、作为主控制器的镜像。支持100Mbps EGD 以太网 I/O协议,以实现在子系统控制器和系统可视化软件中通讯 。
 

I/O 卡件部分:采用GE公司性价比高的VersaMax IO模块。VersaMax IO具有导轨式安装 ,维护方便 、支持热插拔 、可自动配置(不需要硬件组态就能被系统自动识别)等特点。采用这种解决方案既满足了用户对连续运行稳定、可靠的要求,又满足了用户节约投资成本的意愿 。卡件种类包括 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。

控制工艺
  生产过程包括了原料储罐 、原料计量、原料配比、反应釜加热升温 、反应釜真空、反应釜降温、出料计量等控制。需要控制的对象包括储罐 、原料计量槽 ,泵槽连锁、反应釜温度压力控制及连锁以及变频控制等,在整个过程中,温度、压力及原料配比控制尤为关键 。控制方案涉及到自动 、手动、配方管理、微控 、滞后 、连锁等控制手段。其中 ,典型的工艺方案摘要如下:
  1)甲组分生产工艺

  将聚醚、蓖麻油 、二甲苯按配方量投入反应釜,搅拌升温,真空脱水至含水<0.15%后降温 ,投入异氰酸及阻聚剂,聚合反应后降温,真空脱泡 ,出料包装入库。
  2) 乙组分生产工艺
  将煤焦油 、含水多元醇废液、氯油、填充料投入反应釜中,升温搅拌,经真空脱水后 ,冷却降温,投入不含水多元胺及各类助剂,搅拌均匀后 ,出料包装入库 。
整个控制系统具有:
1)方便美观的操作员站界面。系统工艺图例如下:


图例1:真空系统图


图例2:原料储罐系统图


2)集中的历史数据库。系统采用统一的数据库系统记录过程实时数据和报警事件信息 。
3)系统采用冗余的高性能控制器 ,确保了系统的稳定运行 。
4)易扩展性和开放性。系统可以根据需要增加控制器和操作站,并且不影响原系统的运行。同时,系统具有很好的开放性 ,可方便的与第三方设备通信,支持Modbus 、Profibus DP、OPC等通信接口 。

实施结果
  采用PPS方便了系统控制策略的生成,采用统一数据库变量名 ,简化了系统开发和维护的时间。高性能的控制器提升了运行效率,提供的解决方案最大程度的保护了用户的投资。同时,由于PPS 系统良好的拓展性 ,确保了用户能够顺利实施二期项目 。随着用户对 PPS 系统的不断熟悉,可以预期,PPS 系统更多的优点将不断被用户应用于生产过程中 ,给用户带来更大的利益,同时也为 GE Fanuc 带来更高的声誉。

作者:刘继军、王清山 、梁铭力

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