GE PPS 在聚氨酯涂料生产线中的应用

　北京远东仪表有限公司系统集成事业部工程部
刘继军、王清山、梁铭力

摘要：本文描述了聚氨酯涂料生产线的特点，结合GE PPS在武汉卓宝科技聚氨酯生产线中的应用。

关键词：聚氨酯，PPS，高可用控制器

项目名称：武汉卓宝科技有限公司1.5万吨聚氨酯涂料控制系统

　　应用背景

　　聚氨酯涂料属于一种新材料领域建筑防水材料，技术含量高,由于其具有环保，无污染、防水效果好、涂层弹性好、粘结力强、抗老化等特点，使其在建筑防水领域得到了广泛的应用。项目分为一、二期，长远规划为10万吨/年，目前是一期年产15,000吨环保型聚氨酯涂料生产线，全厂自动化系统采用了GE的PPS系统。为国内已投入运行的生产线中投资规模最大，控制最先进的项目。

　　客户需求

　　项目工期紧，控制系统立项到完成现场实施只有近4个月的时间。控制工艺复杂，这就要求系统具有简单、方便的特点。还要具有以下特点：

　　1、稳定，要保持连续生产。

　　2、高开放性和先进性，希望选用具有最领先技术的产品，同时由于规划的需要，要求产品有好的开放性和拓展能力，以便以后进行扩建。

　　3、价格和产品的性能也是用户关注的两点。

　　解决方案

　　GE针对用户的需求提供了新一代混合控制系统PPS来实施聚氨酯的生产控制。本项目的控制系统由三部分组成，分别为：人机界面、控制器和I/O卡件。整个系统结构图如下：

人机界面部分：

采用最新的 PPS（Proficy Process System） 软件，共设两台站，一台为工程师站（工程师站兼操作员站），另一台为操作员站兼历史数据站运行Proficy Historian及软件。工程师站的主要功能在于实现过程系统控制策略的设计、开发和文档生成以及可视化显示画面组态，工程师站还能够兼操作员控制台使用。操作员站兼历史数据站负责提供可视化显示画面、趋势图、PID 面板和系统的报警列表以及历史趋势的记录功能，操作员能够对过程控制器进行监视控制并确认报警，操作员站界面选用了代表当今最新技术的HMI软件Proficy HMI/SCADA–iFIX。

控制器部分：

采用一对冗余的PACSystems RX7i控制器,通过以太网与上位机连接。GE公司提供的PACSystems RX7i控制器是一款领先行业的高性能控制器，主频高达600MB，用户内存可达64MB，数据同步速率可达2.12G波特率，每一个扫描周期同步2次，主、从控制器可真正做到无扰切换。控制逻辑组态符合 IEC 61131（LD、FBD、IL和 SFC）要求。采用 VME 背板，并能支持第三方智能模块。支持高速冗余，备用控制器等待在热备状态、作为主控制器的镜像。支持100Mbps EGD 以太网 I/O协议，以实现在子系统控制器和系统可视化软件中通讯。

I/O 卡件部分：

采用GE公司性价比高的VersaMax I/O模块。VersaMax I/O具有导轨式安装，维护方便、支持热插拔、可自动配置（不需要硬件组态就能被系统自动识别）等特点。采用这种解决方案既满足了用户对连续运行稳定、可靠的要求，又满足了用户节约投资成本的意愿。卡件种类包括 15 通道通用型 AI卡件， 12通道 AO 卡件，32通道 DI 卡件以及 32 通道 DO 卡件。

控制工艺

生产过程包括了原料储罐、原料计量、原料配比、反应釜加热升温、反应釜真空、反应釜降温、出料计量等控制。需要控制的对象包括储罐、原料计量槽，泵槽连锁、反应釜温度压力控制及连锁以及变频控制等，在整个过程中，温度、压力及原料配比控制尤为关键。控制方案涉及到自动、手动、配方管理、微控、滞后、连锁等控制手段。其中，典型的工艺方案摘要如下：

　　1) 甲组分生产工艺

　　 将聚醚、蓖麻油、二甲苯按配方量投入反应釜，搅拌升温，真空脱水至含水<0.15%后降温，投入异氰酸及阻聚剂，聚合反应后降温，真空脱泡，出料包装入库。

　　2) 乙组分生产工艺

　　 将煤焦油、含水多元醇废液、氯油、填充料投入反应釜中，升温搅拌，经真空脱水后，冷却降温，投入不含水多元胺及各类助剂，搅拌均匀后，出料包装入库。

　　整个控制系统具有：

　　1) 方便美观的操作员站界面。系统工艺图如下：

图1：真空系统图

图2：原料储罐系统图

　　2）集中的历史数据库。系统采用统一的数据库系统记录过程实时数据和报警事件信息。

　　3）系统采用冗余的高性能控制器，确保了系统的稳定运行。

　　4）易扩展性和开放性。系统可以根据需要增加控制器和操作站，并且不影响原系统的运行。同时，系统具有很好的开放性，可方便的与第三方设备通信，支持Modbus、Profibus DP、OPC等通信接口。

　　实施结果

　　采用PPS方便了系统控制策略的生成，采用统一数据库变量名，简化了系统开发和维护的时间。高性能的控制器提升了运行效率，提供的解决方案最大程度的保护了用户的投资。同时，由于PPS 系统良好的拓展性，确保了用户能够顺利实施二期项目。随着用户对 PPS 系统的不断熟悉，可以预期，PPS 系统更多的优点将不断被用户应用于生产过程中，给用户带来更大的利益，同时也为GE带来更高的声誉。

　　关于GE智能平台

　　GE智能平台是一个提供高新技术的企业，它为世界各地的用户提供用于自动化控制和嵌入式领域的软硬件产品、服务以及专业技术。我们为用户提供一个独特的、灵活的、超可靠的技术基础，使得他们在包括能源、水处理、消费品、国防以及通讯等领域，获得持续的竞争优势。GE智能平台总部设在美国弗吉尼亚州的夏洛茨维尔，是GE企业解决方案业务集团的一员。需获取更多详情，请访问www.ge-ip.com。

　　关于GE企业解决方案

　　GE企业解决方案通过提供集成的解决方案帮助客户提升生产力和收益，这些解决方案涵盖了传感器和无损检测、安防和生命安全技术、电力系统保护和控制以及工厂自动化和Embedded计算系统。企业解决方案的高科技、高增长的业务包括传感与检测技术，安防，数字能源和智能平台。世界各地60多个国家的17000多名员工为客户解决各种问题。