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前言
富士電機(jī)于1975年10月發(fā)布DCS系統(tǒng)，是世界上最早研發(fā)出DCS系統(tǒng)的廠家之一。AX-2000集散控制系統(tǒng)是富士的第五代產(chǎn)品系統(tǒng)，是開放的新一代綜合控制系統(tǒng)，智能可靠的Process I／O 單元同時也被橫河的CS3000系統(tǒng)所采用。AX-2000系統(tǒng)具有良好的控制性能、實(shí)時靈活的通訊能力、直觀清晰的人機(jī)接口，系統(tǒng)擴(kuò)展方便，獲得用戶較高評價。目前AX-2000系統(tǒng)廣泛應(yīng)用與鋼鐵、化工、紙業(yè)、學(xué)校、醫(yī)院、汽電共生、發(fā)電廠等過程。
臺塑企業(yè)自1954年起，即投入PVC相關(guān)過程的生產(chǎn)，歷經(jīng)五十余年之努力，目前ＰＶＣ粉年產(chǎn)能已達(dá)二佰八十七萬噸，不僅是臺灣最大生產(chǎn)廠商，且是世界上最大的ＰＶＣ粉生產(chǎn)廠商之一。為爭取大陸內(nèi)銷市場，臺塑企業(yè)積極進(jìn)行大陸布局，并于大陸寧波經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)規(guī)劃一石化專區(qū)。臺塑集團(tuán)離子膜燒堿產(chǎn)能達(dá)235萬噸/年，其中最大的裝置為120萬噸/年。整廠的自動化控制采用了AX-2000系統(tǒng)，本系統(tǒng)有效融合了高可靠性的技術(shù)和符合當(dāng)代自動化發(fā)展要求的通用技術(shù)，既能發(fā)揮開放性系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)又能有效避免開放性系統(tǒng)缺點(diǎn)。
系統(tǒng)生產(chǎn)工藝概述
1.1 概述
離子膜制堿工藝是以離子膜的選擇滲透性為基礎(chǔ)的一種制堿方法，它具有節(jié)能降耗、生產(chǎn)出的產(chǎn)品質(zhì)量高等特點(diǎn)。離子膜制堿生產(chǎn)主要包括鹽水、電解和脫氯3部分。通過化學(xué)處理方法制備的一次精制鹽水經(jīng)過碳素管過濾器再次脫除鹽水中所含的固體懸浮物，送人離子交換塔進(jìn)一步脫除鹽水中的多價陽離子制成二次精制鹽水；電解工序也可劃分為3個部分：陽極液循環(huán)部分、陰極液循環(huán)部分、電解部分，陽極液循環(huán)將二次精制鹽水加酸后連續(xù)不斷送人電解槽用以保持電解鹽水的濃度，同時將電解生產(chǎn)出來的氯氣送到下游工序；陰極液循環(huán)將保持恒定濃度的成品堿送至貯槽，并將電解生產(chǎn)的H，送至下游工序；電解后的淡鹽水送至脫氯工序脫除游離氯后送化鹽工序。離子膜法燒堿生產(chǎn)對工藝參數(shù)要求嚴(yán)格，要求二次鹽水所含Ca、Mg、Fe、AI、Ni離子的質(zhì)量濃度分別為0．02 mdL以下，氯氣和氫氣的純度大于99％，嚴(yán)格的工藝指標(biāo)對控制提出更高的要求。
1.2 工藝特點(diǎn)
在工業(yè)常規(guī)控制中，應(yīng)用最常見的是PID 控制，在DCS系統(tǒng)中，要把PID控制進(jìn)行離散化處理，以便實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。在化工生產(chǎn)中，溫度、壓力、流量通常采用PID調(diào)節(jié)控制已能滿足工藝要求。而離子膜制堿生產(chǎn)中鹽水的pH 值調(diào)節(jié)，由于存在系統(tǒng)反饋滯后的影響，常使控制產(chǎn)生擾動，使pH值難以整定。在離子膜制堿生產(chǎn)中，二次鹽水工序的樹脂塔吸附、再生過程按照預(yù)計(jì)設(shè)定的時間實(shí)現(xiàn)自動控制。在離子膜法電解工藝中，入槽鹽水和入槽純水的流量需要嚴(yán)格控制。電槽氣相壓力的控制是電槽最關(guān)鍵的控制，電槽的運(yùn)行壓力和陰、陽極的壓差要求非常穩(wěn)定，避免電槽壓差波動引起的膜的機(jī)械損傷。離子膜制堿工藝過程十分復(fù)雜，對控制方面提出了很高的要求。如果某些工藝參數(shù)出現(xiàn)異常，而不能及時得到控制，會對整個裝置造成破壞性影響。為了確保電槽的安全運(yùn)行，需要在生產(chǎn)裝置中設(shè)置了一系列聯(lián)鎖動作系統(tǒng)，無論工藝、電氣、儀表三個方面哪一方出現(xiàn)事故狀態(tài)，都可以通過聯(lián)鎖系統(tǒng)自動切斷電解槽直流供電，關(guān)閉加鹽酸閥，保護(hù)電槽和離子膜的安全。
2、自動控制系統(tǒng)組成
3、系統(tǒng)各部分功能
該系統(tǒng)采用中央監(jiān)視和分散控制的原理。
數(shù)據(jù)庫站(ADS－PC2000)——對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行一元化管理。
操作站(AOS－PC2000)——用于設(shè)備監(jiān)控。
控制站(ACS－PC2000)——用于設(shè)備控制。控制站通過有效結(jié)合EI(電氣和儀表)兩種機(jī)能結(jié)構(gòu)。能自由提取在監(jiān)視控制系統(tǒng)中存儲數(shù)據(jù)，想得到的數(shù)據(jù)可隨時被取出。
控制局域網(wǎng)(FL—net相對應(yīng))，用于連接控制站，數(shù)據(jù)庫站，操作站，形成網(wǎng)絡(luò)，使得數(shù)據(jù)得以傳輸。
另外，系統(tǒng)與商用軟件包相連也很簡單，能實(shí)現(xiàn)信息的高效率使用。
4、系統(tǒng)控制功能
堿氯廠/鹽倉NaOH制程
自動控制系統(tǒng)
4.1.鹽水質(zhì)量控制系統(tǒng)
沉降過程添加劑及沉降后雜質(zhì)控制
懸浮物濃度控制(二段過濾)
活性碳過濾控制
鈉鎂離子濃度控制(樹脂塔)
4.2. 電解系統(tǒng)控制
整流器及極化整流器聯(lián)機(jī)控制
槽電壓(大槽)電流自動升降載控制
32%液堿濃度控制
陰、陽極液壓差控制(氫氯氣壓力平衡)
陰/陽極液循環(huán)系統(tǒng)
電解槽效率最佳化
槽電壓(小槽)電流、電壓監(jiān)視系統(tǒng)
4.3. 氯氣質(zhì)量控制
a.氯氣冷卻/干燥控制系統(tǒng)
4.4. 氫氣質(zhì)量控制
氫氣壓縮控制系統(tǒng)
氫氣純化控制系統(tǒng)
4.5. 鹽酸爐自動點(diǎn)火過程控制
a.鹽酸合成控制系統(tǒng)
4.6. 液堿濃縮成品質(zhì)量控制
4.7. 氣體偵測系統(tǒng)
4.8. 廢氣處理系統(tǒng)
a.廢氣吸收/海波系統(tǒng)
4.9. 堿氯廠/鹽倉NaOH制程
參數(shù)演算連鎖控制系統(tǒng)
a.工業(yè)鹽出料需求演算
b.添加物需求演算
c.懸浮物及鈉鎂離子脫除程序自動化
d.電解槽電力配置演算
4.10. 單組件及儀表設(shè)備控制
4.11. 與DCS/PLC(L1)及特殊儀器(LO)通信
4.12. 與其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信
4.13. 制程數(shù)據(jù)收集/紀(jì)錄功能
5、系統(tǒng)應(yīng)用的效果
AX系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定正常，系統(tǒng)各項(xiàng)功能按照設(shè)計(jì)方案即全部投人自動運(yùn)行，其控制精度和穩(wěn)定性完全滿足生產(chǎn)的要求。
參考文獻(xiàn)：
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