DCS控制系统在PA6锦纶6切片化工行业中的应用
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作者: 陈宏升
摘要：本文详细阐述了PA6锦纶6切片切粒系统、智能协调控制的达成办法。此系统把智能协调的控制技术与常规PID技术相结合，很好地解决了PA6锦纶6切片切粒系统的协调与同步困难的操控问题，现实生产说明，此方式控制效果非常好，为大规模PA6锦纶切粒系统的操控，给予了一种新的思路与方式。
关键词：PA6锦纶切粒 DOC智能协调控制 PID控制
引言：PA6锦纶6切片的生产线，是西门子PCS7系列、组态为wincc控制系统（DCS），对整体锦纶生产过程展开自动监控。开车初始，我们于DCS上单纯采取PID控制展开调试切粒系统，可是常常出现齿轮泵和切粒机启动与运作不同步、产品品种与产量变化、操作型式切换、稳态控制转变率太大等状况，这些都极易诱发产品质量变坏与堵料及停车等。我们针对PA6锦纶6切片切粒系统的现实状况，进行了多次试验，最后，采取了智能协调控制和PID相结合的形式，研发了智能协调的控制器，彻底解决了转速配合的不同步及不协调的问题，大大提升了PA6锦纶切粒系统整体的抗干扰能力[1]。
一、切粒系统的特点
PA6锦纶生产线的、切粒系统为由切粒机、三通阀及齿轮泵辅助系统构成，在聚合釜底部的、高温聚合物熔体、通过齿轮泵不断排放，熔体经过三通阀转入切粒机，切粒机把穿过的熔体当即切成粒状。切片与水的混合物展开输送循环离析，切片被输送到连续萃取工段，输送液体回流到切粒水系统内。PA6锦纶切粒的系统特征：切粒环境，存有压力高、温度高、易凝固、粘度高等因素；锦纶切片有产量大及产品型号多；要求锦纶切粒机的切刀转速快、启动的时间要求极其短；切粒系统全部的控制精度要求非常高、响应的速度快、控制转变率小；三通阀与安全联锁、对切粒系统的一律性；切粒机与齿轮泵采取高质量专用的变频系统及电气系统。于图1中，HIC100代表的是智能协调控制器；FYC101所代表的是齿轮泵转速控制器，FYC102代表的是切粒机转速控制器，FIC101代表的是齿轮泵常规控制器，FIC102代表的是切粒机常规控制器，XT101代表的是齿轮泵实际转速，XT102代表的是切粒机实际转速；三通阀的位置分别代表：A是堵料，B是正常生产，C是排料。
二、DOC智能协调控制系统的设计及实现
（一）WINCC的启动设置。是操控设备的运作,并非操控PLC的运作。PLC于整个过程内皆是处于运作状态的,若PLC处于STOP的状态了,那么也许不能通过WINCC启动它。对于控制设施,你能够于PLC内定义一个位变量,例如说100.0，当此位于1时设备运作,此位为0时设备停止，那么便可以于WINCC里控制此变量的状态，来操控设备的运作了，于WINCC内，通过两个按钮来进行控制变量的状态，于启动按钮鼠标的事件里，经过直接联接的办法，把常量1联至此变量，于停止按钮鼠标的事件里，通过直接联接的办法，把常量0联至此变量，便能够达成控制设备的开停了。自动/手动切换亦为相同。
（二）于PA6锦纶6切片生产内，需要把聚合物熔体、切成为球状切片的产品、以达到方便包装、存储、运输及重加工利用等。其切片的形状、色泽及大小为评价产品质量与产量的主要标准，其指标的好坏、是直接由聚合物的熔体温度、切刀的转速、齿轮泵的出料量、冷却水流量等许多工艺参数的确切性与及时性及同步性决断的。其中，齿轮泵和切粒机转速的协调为控制系统的核心问题。因为切粒机和齿轮泵之间，无物料缓冲的环节，所以，切粒机和齿轮泵务必协调好转速，同步运作，若切粒机的切刀转速变化太快，可齿轮泵的转速变化又太慢，那么便会出现进料少，粒子会变小；若切粒机的切刀转速变化太慢，而齿轮泵的转速变化又太快，那么会出现进料多，粒子会变大，甚至造成堵塞切粒机的情况[2]。
依据据操作需求，PA6切粒系统的操控模式分为三种：
其一、主动控制模式，即为就地控制：智能协调控制器HIC100把工艺指标的赋值给齿轮泵的转速控制器FYC101展开运算转换之后，则由齿轮泵的控制器FIC101进行控制转速其出料量，则齿轮泵转速XT101，便直接去控制切粒机的转速。
其二、从动控制模式，即为远程遥控：其智能协调控制器HIC100，把工艺指标的赋值交给切粒机转速的控制器FYC102进行运算转换之后，则由切粒机的控制器FIC102展开控制转速，进而切粒机的转速XT102，则直接去控制齿轮泵的转速。
其三、手动模式：齿轮泵FIC101与切粒机FIC102，独自控制自身的转速，PID的操作方式与操作参数则由操作人员决断。
依据工艺需求，采取单纯常规的PID控制与简单逻辑的控制，几乎不能满足PA6切粒系统工艺的参数、逻辑的控制等要求，仅有经过协调机制把切粒机、齿轮泵、三通阀原本为三个独立子系统转变成一个完整的智能协调控制系统，方可解决主/从动的控制模式下协调的问题，切粒机与齿轮泵方可同步运作。结合PA6切粒系统的工艺特征与操控模式，需要协调的为：切粒机与齿轮泵的开启时间，产量的改变、对齿轮泵与切粒机的转速变化，产品品种变化之时对切粒机的转速影响，操控模式切换之时对PA6切粒系统的影响，PA6切粒系统稳态的控制精度与变化率，三通阀与安全联锁对PA6切粒系统的同步性需求。
经过多次试验与持续的总结，PA6锦纶切粒系统，采取了智能协调控制和PID操控相结合的控制办法来彻底满足控制需求。切粒系统与智能协调的控制器的一致协调下，DCS和PLC对应的控制齿轮泵、切粒机PID的控制回路，及控制框图。
依据工艺与操作需求、产生对应智能的协调控制器，其智能协调控制器、主要包含工艺指令库与协调规则库，用以达成于不同的操作型式下、对应不一样的操控算法。其工艺指令库，主要包含产品品种的改变、产量的改变、操作模式的变化、操作指令的变更、逻辑关系的改变等工艺指令。
三、实施的效果
PA6锦纶切粒系统，由2010年6月采取智能协调控制系统至今，现实的运作说明：此系统的稳定性非常好，控制极其可靠，操作起来方便又灵活，协调性尤其强，齿轮泵与切粒机的转速稳定性都比较好，攻克了齿轮泵与切粒机独自控制的弊端，其操控准确性取得了极大提升，流量就是转速的稳态的误差不大于±1Kg/h，则为稳定生产，给予了可靠保障[3]。
由PA6锦纶切粒系统，投运的智能协调控制后的流量，即转速折合成流量，我们由中能够看出，齿轮泵与切粒机启动的时间皆非常短，系统的同步性极其强，操控精度尤其高，操控变化率小。
参考文献：
[1]李文霖张玉梳《WINCC与PCS7的系统设置浅议》科技时报[J]20097
[2]《WINCC控制系统的说明书》
[3]王运财《PA6锦纶化工生产线的操控》科技时代[M]2008
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