摘要：闡敘了OPTO 22系統在半連續聚酯裝置中的應用及開發情況，主要包括OPTO 22 系統的硬件配置，重要控制回路的應用及在實踐中對OPTO 22系統的開發。
關鍵詞：OPTO 22分布式控制系統；順序控制；連鎖控制；框圖編程
由揚州惠通聚酯技術有限公司承建的泰國SUNFLAG 公司13,000 t/a 半連續聚酯裝置于2002年5月順利開車結束，該裝置采用一套美國OPTO 22公司的分布式控制系統，該系統采用ARCNET 工業標準網絡和多中央處理單元的硬件結構，配備了2 臺工業級計算機作為操作站（亦可同時作為工程師站使用），兩臺主控制器承擔數據交換與順序控制能，六臺中央處理單元分擔通訊功能及進行PID運算等低層處理，系統控制中模擬量和數字量各占一半，軟件亦采用OPTO 22公司的OPTO FACTORY 3.0E，集成了組態（OPTO CONTROL）、圖形（OPTO DISPLAY）、數據交換等工業控制系統必備的軟件。
一、半連續聚酯工藝流程介紹（見圖 G-01）
圖 G-01
本工藝是以PTA和EG為主要原料，采用直接酯化間歇縮聚的生產工藝。直接酯化法是將釜V-201內預先留有一定量的BHET的低聚體，先將一定摩爾比的PTA與EG漿液，以一定流量連續不斷地加入酯化釜V-201，反應是在清晰點下進行。酯化反應結束后，將物料移入縮聚釜V-401中進行縮聚反應。
二、關鍵工序的控制
1．漿料的配制控制
由于漿料來自該公司的CP（連續聚酯）線，不受本裝置控制，而且與本工藝的摩爾比（mol）不一樣，這就存在了一個矛盾，加上該裝置有間歇生產的特點（酯化到縮聚需要導料），漿料的控制與EG（乙二醇）的添加必須銜接好，這樣在實際控制中，設定EG的計量與漿料的總量為一PID控制回路，漿料的速度由CP控制（因CP線需要根據生產調整參數），漿料的流向由控制系統根據總量控制，相關控制采用順序與聯鎖結合，漿料的制備與EG的制備完全實現了全自動。
2．酯化內溫TI-201與柱頂溫TI-202的控制
在聚酯的生產過程中，酯化內溫TI-201與柱頂溫TI-202的控制一直是比較難處理的，加上一些輔助工藝的先天不足，許多廠家往往采用人盯的辦法，但就是達不到理想效果，這次在該裝置充分利用OPTO 22 系統的優點，將順序控制、聯鎖控制和復雜回路算法完美的結合在一起，程序會根據當前的狀態（一些重要的參數諸如內溫、水接收量、液位等）得知酯化反應到第幾步，然后執行最新的控制方案，這樣既使工藝參數趨向穩定，又提高了產品的質量。下圖G-02是執行新程序前的該工序的歷史趨勢圖(示意圖)，G-03是執行新程序后的該工序的歷史趨勢圖，從兩圖中可以明顯發現采用復雜控制的效果。
圖G-02
圖G03
3．物料移釜的控制
物料移釜的控制主要包含三大部分：
①判斷酯化與縮聚的進程；
②壓力的控制；
③物料閥的控制順序及重要細節。
既然移釜采用自動物料閥，我個人認為必須把它用好，而不是僅僅降低工人的勞動強度，應該充分利用自動化的優點。通過采用全自動導料控制，節約了氮氣的用量，節省了反應時間，避免了誤操作。在該進程中，先判斷工藝的操作狀況，而后作出判斷下一步的執行動作，此閥門的開啟與關閉均累計時間，并能保證物料管內的物料排盡，從而大大減少切片里的小黑點，壓力的控制保證了生產上的安全，同時也確保物料能夠充分的移釜，對生產控制起穩定作用。
4．縮聚系統的控制
以前縮聚的控制有很多人為因素，每批次的反應時間不一致，真空帶料嚴重，而且冷凝器部位也出現堵料現象，我認為除了在設備上做些文章外，控制的重要性也不能忽視。這次泰國工程中采取了全自動控制，程序過程如下：縮聚開始進行時，先常壓一定時間，而后進入低真空程控子程序PC401，在此過程中，同時進行溫度TI-401的控制，保證溫度能夠滿足工藝要求，本程序采用四次自動換檔控制縮聚的進行，換檔會根據溫度、功率、真空等參數進行計算尋找換檔的時機，通過監測100多批的切片質量指標，可以得出此程控是十分可行的。
5．主工藝總程序的控制
通過多次實踐以及進口裝置采用常規儀表進行控制的經驗，結合OPTO 22控制系統的特點，該主控制如下圖G-04：
圖G-04
在圖G-04中，小圖框表示步驟，實際控制時該處會顯示顏色，“STEP”表示具體步驟數字顯示，“M”表示MAN，“A”表示AUTO，該圖表示第一酯化反應分為11步，第一酯化反應分為10步，縮聚反應分為15步，當程序執行到某步時，該處會顯示綠色，在“M”狀態時，步驟控制可參照現實人為修改，并且在其中自動和手動控制可以同時進行，完全符合工藝操作的要求，關鍵步驟相應有針對多種狀況的不同的聯鎖控制。
三、OPTO 22控制系統的特點
1．可靠性高
該OPTO 22系統中的SNAP元件都提供4000V光電隔離，主控制器的MTBF（hour）（平均無故障時間比率）是65,500，完全能夠滿足現在的工業現場。
2．可維護性高
該OPTO 22系統中的模件全部都是5V直流供電，系統采用模塊化的設計，模塊和接線端子是分開的，更換模塊方便，數字點模塊都有LED狀態指示，動作和故障都能直觀檢測到，控制器本身有診斷功能，故障信息存在固定的寄存器中。系統組態采用OPTOCONTROL軟件，使用流程圖的方式進行編程，控制指令采用現成的英文指令，這種組態方式不但易懂，而且容易修改，更方便了用戶維護。
3．智能化
對于SNAP I/O系統，它得所有I/O點都可以完成智能化的功能，這是它與PLC和DCS的主要區別。對數字點來說，可以進行計數、狀態求和、脈沖輸出、時間比例輸出、看門狗等等；對模擬點來說，可以進行PID運算、數字濾波、累計、求和、看門狗等等；單元處理器上還具備事件響應功能、中斷控制功能。
4．實用性強
對于一套現場控制系統，詳細的控制方案是十分必要的，但是組態的方便更是首要。一套OPTO 22系統可以同時運行32個實用程序，所有程序都是并行處理，所有的回路調節都不占用主機資源，并且如果有好的局部控制方案，可以編制成子程序，并且該程序可以移植到其它組態中，而不需加以更改，這對于工程技術人員來說是十分重要的，可以將多余的時間用于其他方面。
四、結束語
以上僅僅是我個人關于OPTO 22系統在泰國工程的半連續聚酯中的應用簡述，該系統具有操作簡便、維護方便等特點，再加上與隔離柵及可靠的電源配套使用情況下，完全能夠適合類似場合，該控制方案是長期的經驗積累而成，也能夠衍生為多場合使用，而且我認為此套方案在公用工程不太穩定的情況下更能發揮作用。
|
選擇OPTO 22公司
SNAP PAC系統的
六大理由
|
1 簡單易操作
SNAP PAC系統由四個部分統一整合而成：軟件、控制器、智能處理器和I/O。系統建立、調試程序，以及故障維護都更簡便，大大減少了系統開發及投入運行的時間。
2 更低的長期成本
SNAP PAC系統的成本低于許多PLC系統，并且由于軟件是免費的，您不需要投入高昂的費用，便可投入使用該系統。我們為您提供免費的培訓以及技術支持，因此對于設備的整個使用期來測試，系統成本會大幅降低。
3 適用于多類自動應用的SNAP PAC系統
SNAP PAC系統功能強大。一套系統，便可用于多個自動化項目中，幫助您完成過程控制、離散自動化、能耗管理、數據采集，甚至遠程集中監控。
分布式智能，幫助您隨時隨地方便地添加I/O。擁有了有線/無線控制器及I/O，您就可根據實際所需，將有線網絡轉換到無線網絡，或者立即實現兩個網絡的通訊。
靈活的硬件讓您無需浪費更多的投資，節省了金錢及時間。
4 高級編程工具
SNAP PAC系統的編程方式采用直觀的流程圖，也可運用更高級的腳本語言，或者結合兩者一起使用。這兩種方法所包括的指令，用于標準的過程控制以及離散自動化的功能塊、浮點型數字、串行處理、排列、子程序、指針變量等，其他的高級工具用于復雜的應用。
5 連接到第三方軟件及設備
SNAP PAC控制器及智能處理器，支持OPC、Modbus/TCP、EtherNet/IP?？珊喴椎貙祿氲絊QL數據庫系統，并直接從硬件發送郵件。該系統也可以簡單地使用Modbus、DNP、BACnet、CAN或任意基于串口的設備、儀器，進行通訊。
6 業界最好的I/O
憑借著業內最佳的保障：多數SNAP I/O模塊終身保用。每個模塊出廠前都經過獨立測試，而不是抽樣測試。SNAP PAC系統可以配置從幾個I/O點到數千個I/O點。您可按需，根據信號類型，選擇高可靠性的模擬量、數字量、串口模塊。電壓、電流、交流、直流、熱電偶、RTD、電源檢測器、RS-232、RS-485、Profibus、運動控制、應變測試等等，都可與SNAP PAC系統一同連接。
關于SNAP PAC系統
SNAP PAC系統是Opto 22公司出品，軟硬件集成的系統，用于工業控制、遠程監控、數據采集等應用。簡化了對自動化系統了解、選擇和采購的復雜過程，SNAP PAC系統由以下四部分組成：
PAC Project 軟件套件－－－－簡單易用的基于流程圖的編程方式、HMI（人機界面）、可選的OPC客戶端以及數據庫連接軟件。
SNAP PAC控制器－－－－獨立式和基于機架式的工業控制器；有線/無線模塊可選。
SNAP PAC智能處理器－－－－智能I/O處理器，用于分布式控制。也可選擇有線/無線模塊。
SNAP I/O－－－－模擬量、數字量、串口量、特殊功能I/O模塊，可與現場設備、儀器、傳感器相連接。所有I/O模塊可交替與標準的以及有線/無線智能處理器一同工作。
這四個簡單，又具有很大靈活性的系統組成部件，可處理任何情況，從最基本的設備監控到完整的工廠自動化。
通訊網絡及協議
SNAP PAC系統自帶Ethernet網絡協議，因此您無需擔心成本，以及額外添加網絡通訊卡的麻煩。系統中的分布式I/O可運行在以太網或串行網絡，也可同時運行于兩個網絡。另外，您可以與大量的串行設備通訊，例如條形碼閱讀器、RFID閱讀器、串口顯示器、modem等。
由于SNAP PAC系統運行于標準的Ethernet網絡，可直接與計算機、基于Ethernet的設備相互通訊，使用標準的協議包括TCP/IP、UDP/IP、郵件傳輸協議SMTP、網絡管理協議SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系統的EtherNet/IP等。
關于OPTO 22
Opto 22公司研發并制造應用于工業自動化、能耗管理、遠程監控、數據采集的軟硬件設備。Opto 22的產品是標準化的，用于商業網絡及計算機技術中，以簡單易用、創新、高品質、高可靠性而聞名世界。Opto 22的輸入/輸出以及控制系統，允許客戶從所有的設備、電子儀器儀表監測、控制、采集數據，這些都是項目運行的關鍵。Opto 22產品適用于自動化終端用戶、OEM，信息技術及操作人員已經為全球10,000套設備安裝了該產品。公司始建與1974年，總部位于美國加州的Temecula。Opto 22的產品通過全球網絡的分銷商及系統集成商出售。預知更多信息，請聯系Opto 22上海代表處，電話：021-58358249，郵箱：optochina@opto22.com。網址：www.opto22.com.cn。
