摘要：闡敘了OPTO 22系統(tǒng)在半連續(xù)聚酯裝置中的應用及開發(fā)情況，主要包括OPTO 22 系統(tǒng)的硬件配置，重要控制回路的應用及在實踐中對OPTO 22系統(tǒng)的開發(fā)。
關(guān)鍵詞：OPTO 22分布式控制系統(tǒng)；順序控制；連鎖控制；框圖編程
由揚州惠通聚酯技術(shù)有限公司承建的泰國SUNFLAG 公司13,000 t/a 半連續(xù)聚酯裝置于2002年5月順利開車結(jié)束，該裝置采用一套美國OPTO 22公司的分布式控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用ARCNET 工業(yè)標準網(wǎng)絡和多中央處理單元的硬件結(jié)構(gòu)，配備了2 臺工業(yè)級計算機作為操作站（亦可同時作為工程師站使用），兩臺主控制器承擔數(shù)據(jù)交換與順序控制能，六臺中央處理單元分擔通訊功能及進行PID運算等低層處理，系統(tǒng)控制中模擬量和數(shù)字量各占一半，軟件亦采用OPTO 22公司的OPTO FACTORY 3.0E，集成了組態(tài)（OPTO CONTROL）、圖形（OPTO DISPLAY）、數(shù)據(jù)交換等工業(yè)控制系統(tǒng)必備的軟件。
一、半連續(xù)聚酯工藝流程介紹（見圖 G-01）
圖 G-01
本工藝是以PTA和EG為主要原料，采用直接酯化間歇縮聚的生產(chǎn)工藝。直接酯化法是將釜V-201內(nèi)預先留有一定量的BHET的低聚體，先將一定摩爾比的PTA與EG漿液，以一定流量連續(xù)不斷地加入酯化釜V-201，反應是在清晰點下進行。酯化反應結(jié)束后，將物料移入縮聚釜V-401中進行縮聚反應。
二、關(guān)鍵工序的控制
1．漿料的配制控制
由于漿料來自該公司的CP（連續(xù)聚酯）線，不受本裝置控制，而且與本工藝的摩爾比（mol）不一樣，這就存在了一個矛盾，加上該裝置有間歇生產(chǎn)的特點（酯化到縮聚需要導料），漿料的控制與EG（乙二醇）的添加必須銜接好，這樣在實際控制中，設定EG的計量與漿料的總量為一PID控制回路，漿料的速度由CP控制（因CP線需要根據(jù)生產(chǎn)調(diào)整參數(shù)），漿料的流向由控制系統(tǒng)根據(jù)總量控制，相關(guān)控制采用順序與聯(lián)鎖結(jié)合，漿料的制備與EG的制備完全實現(xiàn)了全自動。
2．酯化內(nèi)溫TI-201與柱頂溫TI-202的控制
在聚酯的生產(chǎn)過程中，酯化內(nèi)溫TI-201與柱頂溫TI-202的控制一直是比較難處理的，加上一些輔助工藝的先天不足，許多廠家往往采用人盯的辦法，但就是達不到理想效果，這次在該裝置充分利用OPTO 22 系統(tǒng)的優(yōu)點，將順序控制、聯(lián)鎖控制和復雜回路算法完美的結(jié)合在一起，程序會根據(jù)當前的狀態(tài)（一些重要的參數(shù)諸如內(nèi)溫、水接收量、液位等）得知酯化反應到第幾步，然后執(zhí)行最新的控制方案，這樣既使工藝參數(shù)趨向穩(wěn)定，又提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。下圖G-02是執(zhí)行新程序前的該工序的歷史趨勢圖(示意圖)，G-03是執(zhí)行新程序后的該工序的歷史趨勢圖，從兩圖中可以明顯發(fā)現(xiàn)采用復雜控制的效果。
圖G-02
圖G03
3．物料移釜的控制
物料移釜的控制主要包含三大部分：
①判斷酯化與縮聚的進程；
②壓力的控制；
③物料閥的控制順序及重要細節(jié)。
既然移釜采用自動物料閥，我個人認為必須把它用好，而不是僅僅降低工人的勞動強度，應該充分利用自動化的優(yōu)點。通過采用全自動導料控制，節(jié)約了氮氣的用量，節(jié)省了反應時間，避免了誤操作。在該進程中，先判斷工藝的操作狀況，而后作出判斷下一步的執(zhí)行動作，此閥門的開啟與關(guān)閉均累計時間，并能保證物料管內(nèi)的物料排盡，從而大大減少切片里的小黑點，壓力的控制保證了生產(chǎn)上的安全，同時也確保物料能夠充分的移釜，對生產(chǎn)控制起穩(wěn)定作用。
4．縮聚系統(tǒng)的控制
以前縮聚的控制有很多人為因素，每批次的反應時間不一致，真空帶料嚴重，而且冷凝器部位也出現(xiàn)堵料現(xiàn)象，我認為除了在設備上做些文章外，控制的重要性也不能忽視。這次泰國工程中采取了全自動控制，程序過程如下：縮聚開始進行時，先常壓一定時間，而后進入低真空程控子程序PC401，在此過程中，同時進行溫度TI-401的控制，保證溫度能夠滿足工藝要求，本程序采用四次自動換檔控制縮聚的進行，換檔會根據(jù)溫度、功率、真空等參數(shù)進行計算尋找換檔的時機，通過監(jiān)測100多批的切片質(zhì)量指標，可以得出此程控是十分可行的。
5．主工藝總程序的控制
通過多次實踐以及進口裝置采用常規(guī)儀表進行控制的經(jīng)驗，結(jié)合OPTO 22控制系統(tǒng)的特點，該主控制如下圖G-04：
圖G-04
在圖G-04中，小圖框表示步驟，實際控制時該處會顯示顏色，“STEP”表示具體步驟數(shù)字顯示，“M”表示MAN，“A”表示AUTO，該圖表示第一酯化反應分為11步，第一酯化反應分為10步，縮聚反應分為15步，當程序執(zhí)行到某步時，該處會顯示綠色，在“M”狀態(tài)時，步驟控制可參照現(xiàn)實人為修改，并且在其中自動和手動控制可以同時進行，完全符合工藝操作的要求，關(guān)鍵步驟相應有針對多種狀況的不同的聯(lián)鎖控制。
三、OPTO 22控制系統(tǒng)的特點
1．可靠性高
該OPTO 22系統(tǒng)中的SNAP元件都提供4000V光電隔離，主控制器的MTBF（hour）（平均無故障時間比率）是65,500，完全能夠滿足現(xiàn)在的工業(yè)現(xiàn)場。
2．可維護性高
該OPTO 22系統(tǒng)中的模件全部都是5V直流供電，系統(tǒng)采用模塊化的設計，模塊和接線端子是分開的，更換模塊方便，數(shù)字點模塊都有LED狀態(tài)指示，動作和故障都能直觀檢測到，控制器本身有診斷功能，故障信息存在固定的寄存器中。系統(tǒng)組態(tài)采用OPTOCONTROL軟件，使用流程圖的方式進行編程，控制指令采用現(xiàn)成的英文指令，這種組態(tài)方式不但易懂，而且容易修改，更方便了用戶維護。
3．智能化
對于SNAP I/O系統(tǒng)，它得所有I/O點都可以完成智能化的功能，這是它與PLC和DCS的主要區(qū)別。對數(shù)字點來說，可以進行計數(shù)、狀態(tài)求和、脈沖輸出、時間比例輸出、看門狗等等；對模擬點來說，可以進行PID運算、數(shù)字濾波、累計、求和、看門狗等等；單元處理器上還具備事件響應功能、中斷控制功能。
4．實用性強
對于一套現(xiàn)場控制系統(tǒng)，詳細的控制方案是十分必要的，但是組態(tài)的方便更是首要。一套OPTO 22系統(tǒng)可以同時運行32個實用程序，所有程序都是并行處理，所有的回路調(diào)節(jié)都不占用主機資源，并且如果有好的局部控制方案，可以編制成子程序，并且該程序可以移植到其它組態(tài)中，而不需加以更改，這對于工程技術(shù)人員來說是十分重要的，可以將多余的時間用于其他方面。
四、結(jié)束語
以上僅僅是我個人關(guān)于OPTO 22系統(tǒng)在泰國工程的半連續(xù)聚酯中的應用簡述，該系統(tǒng)具有操作簡便、維護方便等特點，再加上與隔離柵及可靠的電源配套使用情況下，完全能夠適合類似場合，該控制方案是長期的經(jīng)驗積累而成，也能夠衍生為多場合使用，而且我認為此套方案在公用工程不太穩(wěn)定的情況下更能發(fā)揮作用。
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選擇OPTO 22公司
SNAP PAC系統(tǒng)的
六大理由
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1 簡單易操作
SNAP PAC系統(tǒng)由四個部分統(tǒng)一整合而成：軟件、控制器、智能處理器和I/O。系統(tǒng)建立、調(diào)試程序，以及故障維護都更簡便，大大減少了系統(tǒng)開發(fā)及投入運行的時間。
2 更低的長期成本
SNAP PAC系統(tǒng)的成本低于許多PLC系統(tǒng)，并且由于軟件是免費的，您不需要投入高昂的費用，便可投入使用該系統(tǒng)。我們?yōu)槟峁┟赓M的培訓以及技術(shù)支持，因此對于設備的整個使用期來測試，系統(tǒng)成本會大幅降低。
3 適用于多類自動應用的SNAP PAC系統(tǒng)
SNAP PAC系統(tǒng)功能強大。一套系統(tǒng)，便可用于多個自動化項目中，幫助您完成過程控制、離散自動化、能耗管理、數(shù)據(jù)采集，甚至遠程集中監(jiān)控。
分布式智能，幫助您隨時隨地方便地添加I/O。擁有了有線/無線控制器及I/O，您就可根據(jù)實際所需，將有線網(wǎng)絡轉(zhuǎn)換到無線網(wǎng)絡，或者立即實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡的通訊。
靈活的硬件讓您無需浪費更多的投資，節(jié)省了金錢及時間。
4 高級編程工具
SNAP PAC系統(tǒng)的編程方式采用直觀的流程圖，也可運用更高級的腳本語言，或者結(jié)合兩者一起使用。這兩種方法所包括的指令，用于標準的過程控制以及離散自動化的功能塊、浮點型數(shù)字、串行處理、排列、子程序、指針變量等，其他的高級工具用于復雜的應用。
5 連接到第三方軟件及設備
SNAP PAC控制器及智能處理器，支持OPC、Modbus/TCP、EtherNet/IP?？珊喴椎貙?shù)據(jù)導入到SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，并直接從硬件發(fā)送郵件。該系統(tǒng)也可以簡單地使用Modbus、DNP、BACnet、CAN或任意基于串口的設備、儀器，進行通訊。
6 業(yè)界最好的I/O
憑借著業(yè)內(nèi)最佳的保障：多數(shù)SNAP I/O模塊終身保用。每個模塊出廠前都經(jīng)過獨立測試，而不是抽樣測試。SNAP PAC系統(tǒng)可以配置從幾個I/O點到數(shù)千個I/O點。您可按需，根據(jù)信號類型，選擇高可靠性的模擬量、數(shù)字量、串口模塊。電壓、電流、交流、直流、熱電偶、RTD、電源檢測器、RS-232、RS-485、Profibus、運動控制、應變測試等等，都可與SNAP PAC系統(tǒng)一同連接。
關(guān)于SNAP PAC系統(tǒng)
SNAP PAC系統(tǒng)是Opto 22公司出品，軟硬件集成的系統(tǒng)，用于工業(yè)控制、遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等應用。簡化了對自動化系統(tǒng)了解、選擇和采購的復雜過程，SNAP PAC系統(tǒng)由以下四部分組成：
PAC Project 軟件套件－－－－簡單易用的基于流程圖的編程方式、HMI（人機界面）、可選的OPC客戶端以及數(shù)據(jù)庫連接軟件。
SNAP PAC控制器－－－－獨立式和基于機架式的工業(yè)控制器；有線/無線模塊可選。
SNAP PAC智能處理器－－－－智能I/O處理器，用于分布式控制。也可選擇有線/無線模塊。
SNAP I/O－－－－模擬量、數(shù)字量、串口量、特殊功能I/O模塊，可與現(xiàn)場設備、儀器、傳感器相連接。所有I/O模塊可交替與標準的以及有線/無線智能處理器一同工作。
這四個簡單，又具有很大靈活性的系統(tǒng)組成部件，可處理任何情況，從最基本的設備監(jiān)控到完整的工廠自動化。
通訊網(wǎng)絡及協(xié)議
SNAP PAC系統(tǒng)自帶Ethernet網(wǎng)絡協(xié)議，因此您無需擔心成本，以及額外添加網(wǎng)絡通訊卡的麻煩。系統(tǒng)中的分布式I/O可運行在以太網(wǎng)或串行網(wǎng)絡，也可同時運行于兩個網(wǎng)絡。另外，您可以與大量的串行設備通訊，例如條形碼閱讀器、RFID閱讀器、串口顯示器、modem等。
由于SNAP PAC系統(tǒng)運行于標準的Ethernet網(wǎng)絡，可直接與計算機、基于Ethernet的設備相互通訊，使用標準的協(xié)議包括TCP/IP、UDP/IP、郵件傳輸協(xié)議SMTP、網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系統(tǒng)的EtherNet/IP等。
關(guān)于OPTO 22
Opto 22公司研發(fā)并制造應用于工業(yè)自動化、能耗管理、遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集的軟硬件設備。Opto 22的產(chǎn)品是標準化的，用于商業(yè)網(wǎng)絡及計算機技術(shù)中，以簡單易用、創(chuàng)新、高品質(zhì)、高可靠性而聞名世界。Opto 22的輸入/輸出以及控制系統(tǒng)，允許客戶從所有的設備、電子儀器儀表監(jiān)測、控制、采集數(shù)據(jù)，這些都是項目運行的關(guān)鍵。Opto 22產(chǎn)品適用于自動化終端用戶、OEM，信息技術(shù)及操作人員已經(jīng)為全球10,000套設備安裝了該產(chǎn)品。公司始建與1974年，總部位于美國加州的Temecula。Opto 22的產(chǎn)品通過全球網(wǎng)絡的分銷商及系統(tǒng)集成商出售。預知更多信息，請聯(lián)系Opto 22上海代表處，電話：021-58358249，郵箱：optochina@opto22.com。網(wǎng)址：www.opto22.com.cn。
