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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(tǒng)稱，在石油開采、水處理、紡織、造紙、選礦、醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)等行業(yè)中具有廣泛的應用，有“百業(yè)助劑”之稱；高吸水性樹脂是新開發(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(yī)療衛(wèi)生、建筑材料、環(huán)境保護、農(nóng)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)過發(fā)酵，水合等工藝，再經(jīng)過干粉車間和乳液車間相關(guān)工藝，生產(chǎn)階段性成品聚丙烯酰胺；高吸水性樹脂經(jīng)過混料，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(guī)模位居前列的生產(chǎn)廠家，在生產(chǎn)控制方面全面實現(xiàn)自動化，使用杭州優(yōu)穩(wěn)UW500a系統(tǒng)，實現(xiàn)全廠各生產(chǎn)線集中控制，集中管理。

3 項目實施與應用

全廠控制站規(guī)模DCS硬件點34000余點，GDS硬件點500余點，SIS硬件點400余點，聚丙烯酰胺生產(chǎn)線主要生產(chǎn)車間有發(fā)酵車間、水合成品車間、和干粉車間、乳液車間，高吸水性樹脂生產(chǎn)線主要生產(chǎn)車間有樹脂車間，系統(tǒng)通過工業(yè)以太網(wǎng)與工程師站和操作員站連接，通過控制站與調(diào)節(jié)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(zhí)行器與傳感器連接，從而實現(xiàn)了全廠全流程生產(chǎn)線的過程控制與數(shù)據(jù)管理。

全廠配操作站34臺，系統(tǒng)組態(tài)編程軟件UWinTech Pro1.07a，控制站通過冗余工業(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，實現(xiàn)分散控制與連鎖回路同站，操作站集中監(jiān)控，全廠信息共享。

控制站配置如下：

控制方案：

項目規(guī)模龐大的同時，全廠各車間自動化率也很高。

發(fā)酵車間，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，因此通過和用戶交流，我們做了大量的自動程序來實現(xiàn)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)均實現(xiàn)自動，極大的減少人員操作量同時降低人員失誤操作率。

下圖展示發(fā)酵車間部分順控操作界面以及報表生成界面：

水合車間，作為發(fā)酵車間產(chǎn)出物的進一步處理工段，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(tǒng)，實現(xiàn)自動控制；納濾使用5151S_S02，通過下位機TCP通訊和相關(guān)控制設備連接，實現(xiàn)穩(wěn)定的遠程控制以及監(jiān)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：

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

干粉車間，生產(chǎn)線復雜，特別是聚合工藝，原料多，反應釜多，控制設備和監(jiān)控參數(shù)更多，因此我們和用戶仔細溝通，實現(xiàn)了聚合工藝全自動生產(chǎn)，最大程度減少人員操作量。

聚合工藝如下圖所示：

乳液車間生產(chǎn)對控溫要求嚴格，因此和用戶溝通工藝后，選用上升0.01℃所用時間作為控制變量，實現(xiàn)溫度精確控制，

乳液控溫部分程序如下圖所示：

樹脂車間作為高吸水性樹脂全流程生產(chǎn)車間，經(jīng)過混料，聚合反應，造粒，干燥，研磨后處理到產(chǎn)出成品，各個工藝階段均有生產(chǎn)保護聯(lián)鎖，在操作頻率較高的混合和聚合工段實現(xiàn)自動化，操作員只需設定好參數(shù)，點擊啟動即可實現(xiàn)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(tǒng)投用之后，系統(tǒng)的功能完全滿足了用戶的要求。自各個車間投用以來，控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，自動化程度高，同時保護聯(lián)鎖完備，減少用戶操作員操作頻率的同時實現(xiàn)生產(chǎn)保護，兼顧生產(chǎn)和安全，該系統(tǒng)深得用戶的好評。