聚酯切片输送自动化控制

>陈东亮（仪征化纤股份有限公司瓶片生产中心，江苏 仪征 211900）

1 概况

仪征化纤股份公司年产20万吨聚酯项目中聚酯切片输送系统采用气力输送工艺。聚酯切片作为聚酯工艺中的重要原料，安全稳定的输送是提高生产效率的重要条件。气力输送主要原理是利用安装在输送系统起点的正压空气通入供料器中，物料从料斗中加入，在重力作用下进入供料器进行定量供料，料和气一起经输送管道输送到终点的分离器或贮仓内，料气分离后，空气经过滤后排入大气。

2 系统要求

为使物料便于输送、控制，多数物料是以气态或液态方式在管道内流动，若是固态物料，也可进行流态化[4]。本系统的聚酯切片是一种固态颗粒物料，采用气力输送工艺，由旋转给料器组成的气力输送装置来实施，PET聚酯切片从 S01基础料仓，输送到固相缩聚两个目的料仓（V01/V02）。输送技术采用流态化连续输送的流动形态，以拉伐尔节流喷嘴为主的气控组合控制输送气体的流量，以满足不同输送距离的要求。根据实际需求输送用气量，设计为两组气控单元，拉伐尔节流喷嘴一对一地控制气流。节流控制的高速气流从音速下降转为动能，以最小的阻力损失，获得最均等的动力推动物料移动。PET聚酯切片由旋转给料器喂入，料与输送气体充分混合，使其达到气力输送的设计浓度。为保障输送管线畅通，在输送管线中，设置自动防堵、排堵装置，其作用为防止气源在压力下降时，使聚酯切片的料速、气速变小，避免输送管道被物料堵塞或在故障引发后能排空管道恢复输送，保持输送正常运行。

3 系统设计

本系统通过集散控制系统DCS实现，采用和利时HolliASMACS系统，通过组态输送画面和参数实时显示并修改，实现对整个输送的自动化控制。输送分为自动和手动两种方式，在输送前检查输送线的输送压力PT-1/PT-2设置值。HH表示压力高高限，H表示压力高限，L表示压力低限，LL表示压力低低限。输送前选择要输送的目的料仓，料仓高报时，不能选择此料仓。

图1 气力输送流程图

输送方式：（1）自动输送：选中输送线的料仓后，确认换向阀已经指向目的料仓后，把按钮选为自动，点击自动按钮，输送线启动，相应的输送气阀XV-1自动打开，吹扫10秒后，旋转阀Q-01、轴封气阀自动打开，相应的补气阀自动打开，切片开始输送。（2）手动输送：选中对应输送线的料仓后，确认换向阀已经指向目的料仓后，依次进行操作，打开送气阀，等待10秒后，开启旋转阀，待旋转阀运行后再打开补气阀，开始切片输送。手动方式一般在自动无法运行的情况下进行此输送方式，日常的输送方式均采用自动输送。

输送过程中，如果输送压力大于压力高限，旋转阀自动停止，当压力降到低低限，旋转阀自动重新运行，如果压力继续升高到高高限，系统紧急停止，转入人为操作。输送压力小于压力低低限，输送自动停止，进入等待状态。

4 控制方案

4.1 硬件配置

本系统控制通过DCS实现，采用HolliAS-MACS系统，该系统具有完善的数据采集、控制运算、控制输出等功能，有模拟量报警、工艺开关量报警及报警摘要，操作员通过报警画面很方便地了解系统状态及生产过程[1]。

该DCS控制系统配置两个冗余的控制站SM202，模拟输入使用SM481模块，模拟输出使用SM520-B01模块，开关量输入使用SM610模块，开关量输出使用SM711模块，所有I/O卡件采用通道隔离，确保设备的稳定运行。

4.2 人机界面

人机界面采用FacView软件，具备丰富的全汉字图形组态，可以实现复杂的图形界面，并支持动画技术、图形缩放技术、多窗口技术，各种数据、曲线、棒图，各种仪表盘的实时显示。可对全系统各个回路进行操作，对设定值，输出值、时间参数值、顺控条件值及操作值进行调整操作[3]，根据本系统的实际情况，画面设有输送压力的报警设定窗口、切换阀操作按钮、输送手自动切换按钮、吹扫时间设定窗口。当启动自动输送程序时，点击手自动按钮切换到自动，程序启动；当切换到手动时，工艺人员选择特定对象进行操作。

4.3 程序控制

由于整个输送系统的被控对象多，控制过程复杂，所以采用程序控制，不仅可减少工艺人员的操作次数，更重要的是可以防止被控对象多及运行方式多变而引起的误操作事故，有利于输送系统的安全运行，防止损坏设备及减少工艺人员的劳动强度。

本输送系统使用顺序功能图SFC（Sequential Funtion Chart）来实现，SFC用一系列的“步”（Step）和“转换”（Transition）来完成复杂的运算和控制。该输送程序SFC图中（图2），“Init”块是初始步，状态为真（TRUE），程序进入下一步Step1，当工艺人员画面切换为自动状态（AUTO）为真，程序转入下一步Step2，并判断ST/HL/SP/ALM状态。

ST：判断目的料仓报警和系统报警，正常为TRUE，反之为FALSE；

HL：判断输送时目的料仓高报信号，报警为TRUE，正常为FALSE；

SP：切换为手动停止状态，手动停止状态为TRUE，反之为FALSE；

ALM：判断系统报警，包括压力和阀位信号，正常为TRUE，报警为FALSE；

BK：程序内部的判断条件；

Init:程序初始步，所有状态和命令为FALSE，计时器清零；

Step1：程序启动步。工艺人员投自动，执行此步。

Step2：程序判断步。判断ST/HL/SP/ALM的状态。

Step3：正常输送程序步。首先开启输送阀，吹扫10秒后，启动旋转给料器和轴封阀进行切片输送。输送步中判断输送压力信号，如输送压力低低报，SP置为TRUE，执行Step5，如料仓报警，HL置为TRUE，执行Step4。

Step4：输送中料仓料位高报执行此步。停止旋转给料器并关闭轴封阀，等到HL状态为FLASE，ST状态为TRUE，ALM状态为TRUE，程序进行Step6。

Step5：停止输送程序步。停止旋转阀，关闭轴封阀，吹扫10秒后，关闭输送阀，计时器启动，到达设定时候后，BK状态为TRUE，返回Init。

Step6：停止输送程序步。ALM为FALSE时，执行此步，主要表现压力高报或者阀位报警，停止旋转阀，开启旁路输送阀进行大气量吹扫，如ALM报警能消失，BK为TRUE，返回Init步，程序重新开始执行，一旦ALM报警持续，说明管道压力过高堵料，发出画面报警提示，需要工艺现场处理。

图2 输送控制程序SFC图

5 结语

该控制系统充分发挥了DCS的优异性能，结合了目前较先进的现场总线技术，实现了自动化控制的目的[2]。基于监控系统的使用，实现了对输送系统的重要状态参数进行显示、记录存档，为进行实时故障诊断提供了依据，同时使控制修改运行工艺变得灵活方便。该系统投入运行以来，充分发挥了操作简单，控制精确等特点，对于物料输送系统中的自动化程序控制推广具有重要意义。

[1]王常力, 罗安. 分布式控制系统（DCS）设计与应用实例[M]. 电子工业出版社，2004.

[2]陆德民. 石油化工自动化控制设计手册[M].化学工业出版社，2007.

[3]工业自动化仪表与系统手册[M]. 中国电力出版社，2008.

[4]厉玉鸣. 化工仪表及自动化[M]. 化学工业出版社，2011.