GE 智能平台 PPS 在聚氨酯涂料生产线中的应用

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 Fanuc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 Fanuc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History 及iFix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iFix。
　　

控制器部分：采用一对冗余的 PAC Rx7i 控制器,通过以太网与上位机连接。GE 公司提供的 PAC 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 IO模块。VersaMax IO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。系统工艺图例如下：

图例1：真空系统图

图例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 Fanuc 带来更高的声誉。

作者：刘继军、王清山、梁铭力