1 項目背景介紹

聚丙烯酰胺（PAM）是丙烯酰胺均聚物或與其他單體共聚而得聚合物的統稱(chēng)，在石油開(kāi)采、水處理、紡織、造紙、選礦、醫藥、農業(yè)等行業(yè)中具有廣泛的應用，有“百業(yè)助劑”之稱(chēng)；高吸水性樹(shù)脂是新開(kāi)發(fā)的一種含有強親水性基團并具有一定交聯(lián)度的功能性高分子材料，廣泛應用于醫療衛生、建筑材料、環(huán)境保護、農業(yè)、林業(yè)及食品工業(yè)。

2 項目目標與原則

聚丙烯酰胺生產(chǎn)需要經(jīng)過(guò)發(fā)酵，水合等工藝，再經(jīng)過(guò)干粉車(chē)間和乳液車(chē)間相關(guān)工藝，生產(chǎn)階段性成品聚丙烯酰胺；高吸水性樹(shù)脂經(jīng)過(guò)混料，聚合反應，造粒，干燥，研磨，后處理到產(chǎn)出成品。

山東某新材料有限公司作為本行業(yè)生產(chǎn)規模位居前列的生產(chǎn)廠(chǎng)家，在生產(chǎn)控制方面全面實(shí)現自動(dòng)化，使用杭州優(yōu)穩UW500a系統，實(shí)現全廠(chǎng)各生產(chǎn)線(xiàn)集中控制，集中管理。

3 項目實(shí)施與應用

全廠(chǎng)控制站規模DCS硬件點(diǎn)34000余點(diǎn)，GDS硬件點(diǎn)500余點(diǎn)，SIS硬件點(diǎn)400余點(diǎn)，聚丙烯酰胺生產(chǎn)線(xiàn)主要生產(chǎn)車(chē)間有發(fā)酵車(chē)間、水合成品車(chē)間、和干粉車(chē)間、乳液車(chē)間，高吸水性樹(shù)脂生產(chǎn)線(xiàn)主要生產(chǎn)車(chē)間有樹(shù)脂車(chē)間，系統通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與工程師站和操作員站連接，通過(guò)控制站與調節閥、給料泵、電機、壓力傳感器、液位傳感器、溫度傳感器和電磁流量計等執行器與傳感器連接，從而實(shí)現了全廠(chǎng)全流程生產(chǎn)線(xiàn)的過(guò)程控制與數據管理。

全廠(chǎng)配操作站34臺，系統組態(tài)編程軟件UWinTech Pro1.07a，控制站通過(guò)冗余工業(yè)以太網(wǎng)交換機與操作站相連，DPU、Cnet、Snet、電源模件也均冗余配置。按工段設置分站，實(shí)現分散控制與連鎖回路同站，操作站集中監控，全廠(chǎng)信息共享。

控制站配置如下：

控制方案：

項目規模龐大的同時(shí)，全廠(chǎng)各車(chē)間自動(dòng)化率也很高。

發(fā)酵車(chē)間，涉及生物菌發(fā)酵，除了對溫度壓力等要求很高之外對流程的清潔度要求也很高，因此通過(guò)和用戶(hù)交流，我們做了大量的自動(dòng)程序來(lái)實(shí)現管道、反應釜等各生產(chǎn)階段的消殺程序，保證全流程環(huán)境清潔；全流程控制、保護以及生產(chǎn)報表生產(chǎn)均實(shí)現自動(dòng)，極大的減少人員操作量同時(shí)降低人員失誤操作率。

下圖展示發(fā)酵車(chē)間部分順控操作界面以及報表生成界面：

水合車(chē)間，作為發(fā)酵車(chē)間產(chǎn)出物的進(jìn)一步處理工段，有超濾，納濾，精制等工藝，在超濾和精制的控制上，使用UW500a系統，實(shí)現自動(dòng)控制；納濾使用5151S_S02，通過(guò)下位機TCP通訊和相關(guān)控制設備連接，實(shí)現穩定的遠程控制以及監視。

超濾工藝如下圖所示：

精制工藝如下圖所示：

納濾工藝如下圖所示：

干粉和乳液車(chē)間，作為產(chǎn)出階段性產(chǎn)品的生產(chǎn)車(chē)間，對自動(dòng)化率的要求更高，因為控制效果直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量；

干粉車(chē)間，生產(chǎn)線(xiàn)復雜，特別是聚合工藝，原料多，反應釜多，控制設備和監控參數更多，因此我們和用戶(hù)仔細溝通，實(shí)現了聚合工藝全自動(dòng)生產(chǎn)，最大程度減少人員操作量。

聚合工藝如下圖所示：

乳液車(chē)間生產(chǎn)對控溫要求嚴格，因此和用戶(hù)溝通工藝后，選用上升0.01℃所用時(shí)間作為控制變量，實(shí)現溫度精確控制，

乳液控溫部分程序如下圖所示：

樹(shù)脂車(chē)間作為高吸水性樹(shù)脂全流程生產(chǎn)車(chē)間，經(jīng)過(guò)混料，聚合反應，造粒，干燥，研磨后處理到產(chǎn)出成品，各個(gè)工藝階段均有生產(chǎn)保護聯(lián)鎖，在操作頻率較高的混合和聚合工段實(shí)現自動(dòng)化，操作員只需設定好參數，點(diǎn)擊啟動(dòng)即可實(shí)現一鍵混料，程序面板如下圖所示：

聚合工藝如下圖所示：

4 效益分析

該控制系統投用之后，系統的功能完全滿(mǎn)足了用戶(hù)的要求。自各個(gè)車(chē)間投用以來(lái)，控制系統運行穩定可靠，自動(dòng)化程度高，同時(shí)保護聯(lián)鎖完備，減少用戶(hù)操作員操作頻率的同時(shí)實(shí)現生產(chǎn)保護，兼顧生產(chǎn)和安全，該系統深得用戶(hù)的好評。