化工自動化基于ys―170和工控機的集散型丙烯聚合反應(yīng)過程監(jiān)控系統(tǒng)>李平1侯立剛1袁慶斌2李紀2（1.遼寧石油化工大學信息工程學院，遼寧撫順113⑴1；2.錦州石化公司儀表檢修安裝隊，遼寧錦州121001））―170調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，使用工業(yè)控制計算機，建立一套由“基本控制層”和“上位控制層”組成的經(jīng)濟適用型集散控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對整個聚合反應(yīng)過程的集中監(jiān)控與管理首先將原料丙烯、活化劑、催化劑依次加入聚合釜，然后向聚合釜內(nèi)充氫氣，各種物料加完后，向釜套內(nèi)通入熱水升溫。此時，丙烯原料在與催化劑、活化劑充分混合的基礎(chǔ)上，吸收熱水提供的熱量，開始進行吸熱反應(yīng)，當升溫到60~65吸熱反應(yīng)即將轉(zhuǎn)為放熱反應(yīng)。這時，停供熱水，靠反應(yīng)自身放熱，系統(tǒng)繼續(xù)升溫，在系統(tǒng)升溫同時，反應(yīng)壓力與反應(yīng)溫度同步提高，當反應(yīng)壓力達到規(guī)定值后，進入恒溫恒壓控制狀態(tài)。

1刖目20世紀90年代初以來，我國的工礦企業(yè)裝備了大量的單回路或多回路數(shù)字調(diào)節(jié)器，對節(jié)能降耗和提高產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量起到了重要的作用。

近年來，隨著集散控制系統(tǒng)應(yīng)用的逐漸普及和企業(yè)改革的不斷深入，許多企業(yè)迫切希望實現(xiàn)生產(chǎn)過程的集中監(jiān)測與管理，同時實現(xiàn)生產(chǎn)過程的先進控制，而又希望盡可能地利用己有的投資。

本文針對一個間歇式液相本體法聚丙烯裝置，在己有的ys170調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，使用工業(yè)控制計算機，建立一套由“基本控制層”和“上位控制層”組成的經(jīng)濟適用型集散控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對整個丙烯聚合反應(yīng)過程的集中監(jiān)控與管理，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

101調(diào)節(jié)器，以反應(yīng)壓力為被控參數(shù)，以循環(huán)水流量為調(diào)節(jié)手段，實現(xiàn)聚合反應(yīng)過程的自動控制。在恒溫恒壓末期，由于釜內(nèi)液相2工藝流程及特點2.1工藝流程簡介間歇式液相本體法生產(chǎn)聚丙烯聚合工藝流程如所示。

教育部留學回國人員科研啟動基金資助項目1987年獲該校飛行器導航控制系統(tǒng)專業(yè)碩士學位，1995年獲浙江大學工業(yè)自動化專業(yè)博士學位，2⑴0―2⑴1年加拿1994-201大阿爾伯塔大學訪問1教授。研究方向為工業(yè)1過程的先進控制和優(yōu)1化。allrightsreserved，http://www.cnki.net減少，固體顆粒多，溫度曲線呈上升趨勢，這時表明丙烯聚合反應(yīng)己近終結(jié)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)入回收及卸料階段。丙烯經(jīng)回收冷卻器，送丙烯儲罐，釜壓和冷凝器壓力平衡后，關(guān)閉回收閥，打開釜底出料閥，向閃蒸釜放料。以上即為聚丙烯聚合生產(chǎn)工藝過程，屬一典型的間歇批量操作過程。

2.2工藝特點丙烯聚合反應(yīng)包括兩個過程：一個是有自衡能力的開環(huán)穩(wěn)定過程（加熱升溫階段和反應(yīng)初期）另一個是無自衡能力的、不可逆的開環(huán)不穩(wěn)定的強放熱反應(yīng)過程（反應(yīng)放熱中后期）反應(yīng)各段特性截然不同，同一次反應(yīng)中反應(yīng)速度又是變化的。聚合反應(yīng)機理復(fù)雜，條件苛刻，影響聚合反應(yīng)及聚合產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的因素也很多，如生產(chǎn)方案、釜溫變化情況、原料加入量組分及純度、催化劑效能、活化劑的活性、原料的配比、夾套進水水溫及流量、環(huán)境溫度等等。諸多因素對聚合反應(yīng)影響程度又有差異，使各次聚合放熱過程不盡相同。另外，聚合釜傳熱時間較長，控制滯后較大，極易因局部過熱而爆聚。

從控制角度看，丙烯聚合反應(yīng)過程有以下幾個特點：（1）動態(tài)特性頻繁改變；（2）益變化很大；（3）擾動和不確定因素很多；（4）純滯后時間大而不定。這些特點給實現(xiàn)聚合全過程自控帶來了許多困難。

3系統(tǒng)設(shè)計方案與硬件配置根據(jù)丙烯聚合工藝流程的特點、己有的儀表盤上的儀表以及投資等因素，確定了如所示的系統(tǒng)設(shè)計方案與硬件系統(tǒng)配置。

―170智能可編程調(diào)節(jié)器為日本橫河公司推出的ys―100系到單回路儀表中具有代表性的產(chǎn)品，其特點如下：在繼承傳統(tǒng)的可編程調(diào)節(jié)器優(yōu)異功能基礎(chǔ)上，吸收dcs優(yōu)越的人機界面技術(shù)。如采用高清晰的液晶圖像顯示畫面、運用了多用途與豐富多彩的畫面顯示功能、實現(xiàn)了完全的前面板操作。（b）適應(yīng)現(xiàn)代管控一體化的需要，強化其信息通信功能，裝備有計算機接口。

（c）隨著dcs系統(tǒng)軟件組態(tài)、生成概念、方法的引入，用戶程序的編制工作變得極為容易。（d）雙cpu，配有輸出后備換作回路，可靠性極高。

具有豐富的控制功能。

由于該系統(tǒng)同時監(jiān)控10臺聚合釜，為便于監(jiān)視和操作，在上位機中安裝了一塊澳大利亞生產(chǎn)的雙屏顯示卡，以支持兩臺大屏幕顯示器來分別監(jiān)視不同的狀態(tài)畫面，兩個屏幕受同一個鼠標控制，同時采用工業(yè)薄膜鍵盤以提高設(shè)備的耐用性。工控機采用臺灣研華586工控機。

170調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，使用工業(yè)控制計算機，建立一套由中，上位控制層除承擔“信息集成”和管理任務(wù)外，還要實現(xiàn)聚合反應(yīng)過程的先進控制任務(wù)，它通過rs―485通訊接口對基本控制層進行監(jiān)視與控制，同時基本控制層保持其獨立性。當不進行通訊時，ys170仍能完成其正?？刂七^程。這樣當工控機一旦發(fā)生故障或需人工干預(yù)時，可自動切換到y(tǒng)s―170手動或自動控制，同樣也可方便地切回到工控機控制狀態(tài)。

―170可編程調(diào)節(jié)器為核心，配以自主開發(fā)的聚合程控狀態(tài)監(jiān)控儀，構(gòu)成典型的間歇控制系統(tǒng)。它以ys―170可編程調(diào)節(jié)器以及自制的pcm―94p程控狀態(tài)監(jiān)控儀為核心，輔助以電動壓力、溫度變送器，兩位快速切斷閥，常規(guī)調(diào)節(jié)閥等儀表設(shè)備，通過編制ys―170程序，實現(xiàn)了丙烯聚合反應(yīng)中的從加熱升溫、反應(yīng)放熱到恒溫恒壓控制直至反應(yīng)終結(jié)、剩余丙烯回收等全過程的自動控制。ys―170程序的編制除滿足基本的程序控制系統(tǒng)所要求的功能以外，還與上位機部分的優(yōu)化、先進控制部分相協(xié)調(diào)，是實現(xiàn)上位優(yōu)化控制的紐帶和基礎(chǔ)。以ys-1：70i.net調(diào)節(jié)器為核心的基本控制層工作原理見。

4系統(tǒng)的軟件配置上位控制層軟件平臺為中文win98操作系統(tǒng)。過程監(jiān)控軟件用visualch~~+語言編寫，實現(xiàn)了實時串行通信、先進控制與優(yōu)化、工藝流程顯示、實時曲線顯示、歷史趨勢曲線顯示、實時報警與報警、事件記錄、聚合釜運行狀態(tài)顯示、在線參數(shù)整定、和用戶配置等功能。

5結(jié)論―170調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，充分利用己有投資，配置價格較低的工控機，構(gòu)成集散型控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對間歇式丙烯聚合反應(yīng)過程的集中監(jiān)控和操作，提高了生產(chǎn)管理水平。該系統(tǒng)的投用，實現(xiàn)了聚合反應(yīng)全過程的先進控制和優(yōu)化，單釜轉(zhuǎn)化率平均提高7 %以上，降低了單耗，年利稅200多萬元。大大提高了生產(chǎn)操作平穩(wěn)度和自動化水平，減輕了操作人員的勞動強度，經(jīng)濟效益和社會效益十分明顯。