0         引言

新乡化纤氨纶三期精制部分，设备及动力柜由江阴中绿公司设计制造，精制PLC

柜、DCS柜、PTG大罐电伴热和水伴热部分的控制柜及程序全部由公司自行设计。精制的模拟量由横河DCS3000控制系统通过远程NODE柜来控制，共有75个AI点、26个AO点。由于采用了远程NODE柜，到聚合的中央控制室仅需两根通信线，与一期相比大大节约了电缆及安装费用。精制的开关量和变频器，则由OMRON 的PLC来控制，精制PLC共有DI点213个、DO点64个，并通过Profibus总线纳入横河DCS3000控制系统。PTG大罐电伴热和水伴热部分的模拟量与开关量，全部由西门子的S7-200进行控制，伴热共有AI点12个、AO点1个、DI点10个、DO点12个，并通过EM277纳入横河DCS3000控制系统进行监控。

1精制的作用与原理

在氨纶生产中，精制的主要作用是把从纺丝系统回收过来的粗溶剂DMAC在蒸馏塔中进行脱水，在精馏塔中除杂质、降电导，最后经过离子交换柱进一步降电导，制得合格的溶剂供聚合使用。出二塔的重沸物及组件和保全清洗滤器、喷丝板和其他设备的废溶剂在三塔中进行粗蒸馏。蒸馏原理就是利用各组分之间沸点的差异，达到液体混合物分离的目的。减压蒸馏时，液体的沸点降低，可以避免液体在高温下分解。

2 PTG伴热系统

PTG伴热的作用是防止氨纶的主原料PTG低于30℃而凝固，新乡氨纶三期采用的PTG伴热与以往的不同之处在于，在4个PTG大罐底部采用了空调和精制废弃的冷凝水作为热源，其同时为主厂房采暖提供热源，这样大大节约了能源。罐壁仍旧采用电伴热，但是和以往的常规仪表不同，本次采用了西门子的S7-200PLC进行控制，提高了控制系统的可靠性，并通过EM277纳入横河DCS3000控制系统进行监控。

控制系统如图1所示。

              图1  控制系统

整个系统配置了一个工程师站HIS0164、一个操作站HIS0163，均由CPU2.4GHz、内存1G、硬盘250G、21英寸液晶显示器的DELL机构成，以Windows XP为操作系统。现场操作站一个，其CPU、电源、V-net通信线均采用双重化结构，远程NODE柜、ER总线和电源也采用双重化结构。模拟输入输出回路选用8路4~20mA输入、8路4~20mA输出的多点卡AAI841。PT100输入模块选用12路的AAR181模块，精制系统的开关量主要是由DCS通过Profibus网络与OMRON的PLC进行通信实现监控。PTG控制系统的模拟量与开关量均是由西门子的S7-200控制，并通过Profibus网络纳入DCS的监控。由于PLC单点控制费用远低于DCS，这样大大节约了投资。

3 系统软件配置

该系统使用Windows XP作为操作平台，DCS软件采用CENTUM CS 3000 ，版本为R3.08.10， 提供的主要软件包：

（1）标准操作、监视功能。包括图形、趋势、调整、过程报警、操作人员引导信息、顺序表等窗口，和SFC执行顺序功能图块。

（2）组态功能软件。包括HIS操作、监视功能，FCS的控制功能，以及工程公共部分，如安全级定义、操作标记。

（3）作图功能软件。

（4）Profibus 通信包等。Profibus 的配置采用HILSCHER 公司的SYCON 软件，OMRON 的PLC编程采用CX-Programmer 9.0软件，与变频的通信协议采用CX-Protocol 1.9软件，西门子的S7-200的编程软件采用V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6 软件。

4 主要控制回路

4.1精制

精制主要控制回路：蒸馏塔进料量FIC6101、精馏塔进料量FIC6201单回路控制；蒸馏、精馏塔预热器TIC6101、TIC6201、塔底再沸器的温度控制TIC6104、TIC6204；3个塔的压力控制PIC6101、PIC6201、PIC6301；3个塔的回流控制FIC6102、FIC6202、FIC6315 ，塔二出料流量控制FIC6204、离子出料口流量控制FIC6300；蒸馏、精馏塔底及精馏塔回流槽液位控制LIC6101、LIC6201、LIC6202。

4.2 PTG伴热系统

PTG伴热主要控制回路：5个PTG储罐罐壁电伴热单回路控制；控制5个PTG储罐罐底伴热水槽温度的TIC8806；水槽T8806的液位控制。

控制原理：精制和空调的冷凝水汇聚到T8803储槽，经P8803打到T8806水槽，进水量由LIC8803控制，当液位达到45%时，P8803启动，当液位到30%时停泵；T8806自身的温度主要靠冷凝水提供，一般为50~80℃，TIC8806设定值为45℃，如果冷凝水管路发生问题，就由TV8806调节阀用蒸汽来调节温度，通过P8806A和P8806B循环泵，实现对PTG罐底和采暖的供给。5个PTG储罐罐壁电伴热均是通过PLC对固态继电器的控制实现液位控制，当液位达到65%时，通过接在罐底回水上排水电磁阀排水，当液位达到60%时排水阀关闭。PLC系统设置了一个触摸屏，可实现电磁阀、电机、调节阀及电伴热的自动和现场手动控制，并通过EM277经Profibus网络将信号上传至DCS3000进行监控，并可远程启停电磁阀和电机。

5 通信网络

本系统有7台变频器，通过协议宏软件编写协议、并由PLC编程实现其与变频器的通信，由Profibus网络实现与DCS的连接。传统的端子控制方式，要求每台变频器至少具备1个模拟量和3个开关量接口（当需要监视电流时则还需要再增加一个模拟量），PLC或DCS 相应也必须为每台变频器提供1个模拟量和3个开关量通道，各个通道之间采用单独的电缆直连。其它的网络控制如DeviceNet、Profibus等，则需要在PLC中插入DeviceNet、Profibus通信模块，每台变频器上还需安装DeviceNet、Profibus通信模板。而协议宏通信方式，仅需在PLC上增加一个CJ1W-SCU41-V1通信单元即可。选用的安川变频器，RS-485/422通信端口都是默认配置无需额外添加，OMRON特有的通信协议宏功能，通过通信协议宏支持软件，让用户自由编制数据送收信息顺序，以PMCR指令就能够实现用户原始通信协议。选用了四线制RS-422全双工通信方式，和其他网络通信一样所有变频的连接仅需一根通信电缆。与传统的端子控制相比，节省了电缆和安装费用、减少了干扰、提高了控制精度；与其它的网络控制如DeviceNet、Profibus相比，达到了同样的效果，而且变频器无需增加通信卡，降低了投资。但是如果在通信距离较远和速度要求高的情况下，还是建议使用DeviceNet、Profibus网络。

6 变频器参数设置

只有合理设置电机、运行、控制参数，变频器才能充分发挥自身功能，按照设计思想安全运行。为配合实现协议宏通信的设计目的，设置如下：PIN，频率指令的选择；B1-01=2，频率指令来自通信；B1-02=2，运行指令来自通信；H5-01=1，从站地址为1（最大为32）；H5-02=3，通信传送速度为9600bps；H5-03=1，通信校验为偶校验；H5-04=3，通信出错后继续运行； H5-05=1，传送超时作为传送错误检出；H5-06=5，变频器从受信到发送开始的时间为5ms。

7 装置运行情况 

自2011年11月新乡化纤股份公司的三期精制工程投运以来，系统运行稳定，控制功能完全满足工艺要求：

（1）实现了精制生产的自动控制和监控，使用远程NODE,大大节约了电缆和安装费用。

（2）PTG伴热系统采用废弃的冷凝水对罐底进行加热，大大节约了能源，所有回路添加了趋势记录，不必如以前每2h抄一次表，减少了工人的工作强度，方便了工艺人员追溯故障。伴热控制柜就在PTG大罐附近，PTG卸料泵、循环泵、液位等都可纳入该控制系统，大大节约电缆、桥架和安装费用。

（3）系统设计完善，产品完全符合技术指标。

（4）采用横河公司的V-NET控制总线，速度可高达100Mbps。数据记录和快速反应能力强，满足用户对实时性和大规模数据通信的要求。