陳曉紅

（中國船舶重工集團(tuán)公司 第七○三研究所，哈爾濱 150078）

1 生產(chǎn)工藝介紹

1.1 工藝?yán)碚摶A(chǔ)

鄰二甲苯預(yù)熱后和熱空氣按一定比例在汽化器中均勻混合，然后進(jìn)入氧化反應(yīng)器。在氧化反應(yīng)器中鄰二甲苯與空氣中的氧氣在催化劑表面氧化生成鄰苯二甲酸酐。氧化反應(yīng)是在氣相中完成的，生成的氣態(tài)苯酐經(jīng)凝華、熱熔、精制得到液態(tài)精苯酐，液態(tài)精苯酐再經(jīng)結(jié)片得到固態(tài)片狀產(chǎn)品苯酐。

1.2 影響因素

以上這些反應(yīng)均受到反應(yīng)溫度、壓力、空速、催化劑的活性和選擇性及原料的純度等因素的影響，隨著催化劑使用時(shí)間的增長，反應(yīng)條件逐步調(diào)整，苯酐收率下降而副產(chǎn)物增加。

2 DCS控制系統(tǒng)基本概念

采用分級(jí)分布式控制，以微處理器為核心的基本控制器，代替模擬儀表完成常規(guī)的過程控制，同時(shí)進(jìn)行復(fù)雜算式運(yùn)算和順序控制。

采用物理上分散的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)真正的分散控制。在現(xiàn)場(chǎng)就地安裝的基本控制器，不但節(jié)省了電纜，同時(shí)減少了傳輸線路對(duì)信號(hào)的干擾，并且縮短了控制回路，加快了反應(yīng)速度。

備有計(jì)算機(jī)之間的通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)高速通道提高了現(xiàn)代分時(shí)通信的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了綜合控制。備有多功能CRT操作臺(tái)作為集中型的人-機(jī)接口，在CRT操作臺(tái)上，可以存取并能以多種畫面顯示全部過程變量、控制變量及其它參數(shù)，以及直接操作遠(yuǎn)程基本控制器，實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)視和集中操作。

管理計(jì)算機(jī)通過高速數(shù)據(jù)通道，直接與過程相聯(lián)結(jié)，完成生產(chǎn)計(jì)劃、管理、決策的最優(yōu)化從而實(shí)現(xiàn)了整個(gè)生產(chǎn)過程的最優(yōu)化自動(dòng)控制。

3 苯酐生產(chǎn)計(jì)算機(jī)控制與實(shí)現(xiàn)

3.1 現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集

對(duì)于本裝置成本核算所需的原料、副產(chǎn)品、中間產(chǎn)品、共用工程都設(shè)置精度較高的現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量儀表，以保證現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集及時(shí)準(zhǔn)確。

數(shù)據(jù)采集內(nèi)容：現(xiàn)場(chǎng)溫度、流量、液位、壓力。

3.2 計(jì)算機(jī)控制實(shí)現(xiàn)

3.2.1 可組態(tài)回路控制（CCF）

為了指示運(yùn)算塊執(zhí)行某種功能，需要用一種稱為“組態(tài)”的程序。經(jīng)“組態(tài)”過的運(yùn)算塊能明確自己的任務(wù)。因此，所謂組態(tài)，就是指確定運(yùn)算塊的工作方式。

基本控制器的組態(tài)，是通過向CPU輸入組態(tài)字完成的。組態(tài)字應(yīng)選擇運(yùn)算塊的運(yùn)算格式，決定輸入信號(hào)的類型和來源，決定報(bào)警的類型，決定該運(yùn)算塊與其它運(yùn)算塊的連接關(guān)系以及運(yùn)算塊的數(shù)據(jù)處理方式、輸出顯示格式。通過組態(tài)，任一運(yùn)算塊的輸入、輸出都能和該基本控制器內(nèi)另一個(gè)運(yùn)算塊進(jìn)行連接，這樣就能將已經(jīng)提供的標(biāo)準(zhǔn)控制軟件組合成相當(dāng)復(fù)雜的控制結(jié)構(gòu)。由于這種組合不需改變外部接線，只需填寫組態(tài)字，故通常就將運(yùn)算塊組態(tài)實(shí)現(xiàn)的連接稱為“軟線連接”，以區(qū)別于正常的軟線連接。

1）溫度控制回路。現(xiàn)場(chǎng)溫度檢測(cè)元件采集溫度，經(jīng)熱電偶板/熱電阻板調(diào)節(jié)成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)到模擬量終端板，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，輸入，經(jīng)PID（比例積分微分）調(diào)節(jié)，輸出，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)到終端板→現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。

2）流量控制回路。電磁流量計(jì)將現(xiàn)場(chǎng)流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)到模擬量終端板，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，輸入開方功能塊（因流量與體積開方成正比）開方，經(jīng)PID（比例積分微分）調(diào)節(jié)，輸出，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)到終端板→現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。

3）氧化單元FFIC流量比值調(diào)節(jié)回路?，F(xiàn)場(chǎng)孔板流量計(jì)采集流量，經(jīng)變送器將現(xiàn)場(chǎng)流量信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)到模擬量終端板，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，輸入開方功能塊（因流量與體積開方成正比）開方，得到其中一個(gè)流量信號(hào)：同理得到另一個(gè)流量信號(hào)。這兩個(gè)流量信號(hào)經(jīng)DCS的內(nèi)部比值計(jì)算器功能塊進(jìn)行比值計(jì)算，經(jīng)PID（比例積分微分）調(diào)節(jié)，輸出，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)到終端板→現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)。

3.2.2 順時(shí)控制

用TCL泰勒控制語言程序?qū)崿F(xiàn)順時(shí)控制是非常方便的，以切換冷凝器為例，控制過程的第一步源程序代碼如下：

TCL SOURCE LISTING：E108-TIM

TIMESTAMP；17 MAY 00 10：24

PROC E108-TIMING；

/*Main program for five condensers'schedule */

/*The five condensers work in turn after 80 minutes. */

/*For Jilin 101 PA project */

VAR FLAG_A,

FLAG_B,

FLAG_C,

FLAG_D,

FLAG_E, EXCIUDE ：INYEGER

DBVAR DEV_CMND,

DEV_STAT,

ON_DELAY,

PR,

AC,

NEXTSTEP ：INYEGER；

DATA1,

RESULY ：REAL；

UNITS PA_CTL2_UNIT；

SUBR ABN；

BEGIN

MESG(′ERROR IN SEQINCE E108_TIMING′,HIGH)；

ABORT；

END；

REGIN /*Main body */

10：STEP ′STEP 0：WAITING ′

BEGIN

IF($′S01′.DEV_STAT=#OFF)

THEN

BEGIN

$′S01_L1′.DEV_COMND：=#OFF；

$′S01_L2′.DEV_COMND：=#LAMP；

REPEAT

WAIT(10)；

UNTIL($′S01_L1′.DEV_STAT=#ON；

END

ELSE

BEGIN

$′S01_L1′.DEV_COMND：=#LAMP；

$′S01_L1′.DEV_COMND：=#OFF；

END

%E108A_1-REG.AC：=0；

%E108B_1-REG.AC：=0；

%E108C_1-REG.AC：=0；

%E108D_1-REG.AC：=0；

%E108E_1-REG.AC：=0； /*Stop all the condensers*/

$′DELAY1′-′DAA′.DATA1：=0；

$′DELAY1′-′DAB′.DATA1：=0；

$′DELAY1′-′DAC′.DATA1：=0；

$′DELAY1′-′DAD′.DATA1：=0；

$′DELAY1′-′DAE′.DATA1：=0；

/*Stop all the 80-min delays*/

FLAG_A,

FLAG_B,

FLAG_C,

FLAG_D,

FLAG_E,

EXCIUDE：=0;

IF($′SA_A′.DEV_STAT=1)THEN

%TIM201-TIM.PR：=12600；

END

ENDSTEP

STEP ′STEP 1：START E108A′

BEGIN

IF（$′S01′.DEV_STAT=#OFF）

THEN

GOTO 10；

IF（$′SA_A′.DEV_STAT=0）AND（FLAG_A=0）

THEN /*If this condenser is NOT excluded*/

BEGIN

$′SAL_A′.DEV_COMND：=#OFF；

%E108A_1-REG.AC：=0；

WAIT（1）；

%E108A_1-REG.AC：=1；

$DELAY1′-′DAA′.DATA1：=1；

/*Start 80-min delay timer*/

REPEAT

WAIT（4）；

UNTIL（$DELAY1′-′DLA′.RESULT=1）；

/*Wait 80-min*/

$DELAY1′-′DAA′.DATA1：=0；

IF（EXCLUDE=0） /*IF NO EXCLUDED CONDENSERS*/

THEN

%TIM501-TIM.PR：=16800；/*SET E108D TO 320 MIN*/

ELSE

BEGIN

IF($′SA_C′.DEV_STAT=0)AND（FLAG_C=1）THEN

/*IF E108C IS JUST REXTORED*/

BEGIN

%TIM501-TIM.PR：=16800；

EXCLUDE：O；

FLAG_C：=O；

END

%TIM301-TIM.PR：=12600；

END

END

ELSE

BEGIN

FLAG_A：=1； /*SET E108A EXCLUDE FLAG TO 1*/

%E108A_1-REG.AC：=0；/*STOP E108A GAS INLET*/

$′SAL_A′.DEV_COMND：=#LAMP；

/*TURN ON E108A EXCLUDE LAMP*/

IF（EXCLUDE=0）THEN

/*IF THIS IS THE FIRST TIME TO BE EXCLUDED*/

BEGIN

EXCLUDE：=1； /*SET EXCLUDE FLAG TO 1*/

$DELAY1′-′DAA′.DATA1：=1；

/*Start 80-min delay timer*/

REPEAT

WAIT（4）；

UNTIL（$DELAY1′-′DLA′.RESULT=1）；

/*Wait 80-min*/

$DELAY1′-′DAA′.DATA1：=0；

%TIM301-TIM.PR：=12600；

END

END

END

ENDSTEP

4 結(jié)語

苯酐裝置的自動(dòng)化程度較高，安全聯(lián)鎖系統(tǒng)也比較完善；這對(duì)安全連續(xù)、穩(wěn)定的生產(chǎn)起到了有力的保證。采用集散控制系統(tǒng)（DCS）控制和監(jiān)視整個(gè)裝置，對(duì)大部分工藝操作參數(shù)都采用中央控制室集中控制，對(duì)許多電器設(shè)備還加設(shè)了現(xiàn)場(chǎng)就地開關(guān)，對(duì)溫度、流量、壓力、液位等主要過程參數(shù)設(shè)有必要的自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，進(jìn)行自動(dòng)控制和集中控制，而且還有聲光報(bào)警和聯(lián)鎖系統(tǒng)，以保證設(shè)備和人身安全。

［1］ 曹潤生，黃禎地，周澤魁.過程控制儀表［M］.杭州：浙江大學(xué)出版社，1993.

［2］ 謝劍英.微型計(jì)算機(jī)控制［M］.北京：國防工業(yè)出版社，1996.