[align=center]中控技術(shù)公司 黃守勝 鄭曉紐 廣東新會(huì)美達(dá)錦綸股份有限公司 趙曉明[/align] 摘　要：本文詳細(xì)闡述了80Kt/a錦綸切粒系統(tǒng)智能協(xié)調(diào)控制的實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)將智能協(xié)調(diào)控制技術(shù)和常規(guī)PID技術(shù)相結(jié)合，較好地解決了80Kt/a錦綸切粒系統(tǒng)協(xié)調(diào)和同步困難的控制問題，實(shí)際生產(chǎn)表明該方法控制效果極好，為大規(guī)模錦綸切粒系統(tǒng)的控制提供了一種新的思路和方法。 關(guān)鍵詞：錦綸切粒 智能協(xié)調(diào)控制 PID控制 　 一、前言 廣東新會(huì)美達(dá)錦綸股份有限公司2005年新建80Kt/a錦綸生產(chǎn)線，控制系統(tǒng)采用浙江中控技術(shù)股份有限公司研制的WebField ECS-100控制系統(tǒng)（DCS），對(duì)整個(gè)錦綸生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控。其中聚已內(nèi)酰胺（PA6）切片系統(tǒng)引進(jìn)了BKG公司的一種新型水下智能切粒機(jī)，它采用西門子S7-400可編程控制系統(tǒng)（PLC）進(jìn)行自動(dòng)控制。開車之初，我們?cè)贒CS上單純采用PID控制進(jìn)行調(diào)試切粒系統(tǒng)，但是經(jīng)常出現(xiàn)齒輪泵與切粒機(jī)啟動(dòng)和運(yùn)行不同步、產(chǎn)品品種和產(chǎn)量改變、操作模式切換、穩(wěn)態(tài)控制變化率太大等情況，均易引起產(chǎn)品質(zhì)量變差、堵料、停車。針對(duì)80Kt/a錦綸切粒系統(tǒng)的實(shí)際情況，我們經(jīng)過多次試驗(yàn)，最終采用了智能協(xié)調(diào)控制與PID相結(jié)合的方法，研制了智能協(xié)調(diào)控制器，解決了轉(zhuǎn)速配合不同步、不協(xié)調(diào)的問題，提高了切粒系統(tǒng)的整體抗干擾能力。 二、切粒系統(tǒng)的特點(diǎn) 80Kt/a錦綸生產(chǎn)線的切粒系統(tǒng)是由齒輪泵、三通閥、切粒機(jī)及輔助系統(tǒng)組成，如圖1所示。 [align=center][IMG=中控技術(shù)]/uploadpic/tech/2008/3/2008031909462899473V.jpg[/IMG] 圖1 80Kt/a錦綸切粒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖[/align] 來自聚合釜底部的高溫聚合物熔體經(jīng)過齒輪泵持續(xù)排放，熔體通過三通閥進(jìn)入切粒機(jī)，切粒機(jī)將穿過的熔體立即切成粒狀。切片和水的混合物進(jìn)行輸送循環(huán)分離，切片被輸送至連續(xù)萃取工段，輸送液體回流至切粒水系統(tǒng)中【1】。 80Kt/a錦綸切粒系統(tǒng)特點(diǎn)：切粒環(huán)境存在溫度高、壓力高、粘度高、易凝固等因素；錦綸切片產(chǎn)量大、產(chǎn)品型號(hào)多；切粒機(jī)的切刀轉(zhuǎn)速快、啟動(dòng)時(shí)間要求非常短；切粒系統(tǒng)的整體控制精度要求特別高、響應(yīng)速度快、控制變化率小；三通閥和安全聯(lián)鎖對(duì)切粒系統(tǒng)的一致性；切粒機(jī)和齒輪泵采用高質(zhì)量的專用變頻系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。 在圖1中，HIC100表示智能協(xié)調(diào)控制器，F(xiàn)YC101表示齒輪泵轉(zhuǎn)速控制器，F(xiàn)YC102表示切粒機(jī)轉(zhuǎn)速控制器，F(xiàn)IC101表示齒輪泵常規(guī)控制器，F(xiàn)IC102表示切粒機(jī)常規(guī)控制器，XT101表示齒輪泵實(shí)際轉(zhuǎn)速，XT102表示切粒機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速；三通閥位置分別表示：A為堵料，B為正常生產(chǎn)，C為排料。 三、智能協(xié)調(diào)控制的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 在錦綸生產(chǎn)中，需要將聚合物熔體切成球狀的切片產(chǎn)品以方便包裝、運(yùn)輸、存儲(chǔ)和再加工利用。切片的形狀、色澤、大小是評(píng)價(jià)產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的重要指標(biāo)，其指標(biāo)好壞是直接由聚合物熔體的溫度、齒輪泵出料量、切刀轉(zhuǎn)速、冷卻水流量等諸多工藝參數(shù)的準(zhǔn)確性、及時(shí)性、同步性決定的，其中齒輪泵與切粒機(jī)轉(zhuǎn)速協(xié)調(diào)是控制的核心問題。由于切粒機(jī)與齒輪泵之間沒有物料緩沖環(huán)節(jié)，因此切粒機(jī)與齒輪泵必須協(xié)調(diào)好轉(zhuǎn)速，同步運(yùn)行，如果切粒機(jī)切刀轉(zhuǎn)速變化太快，齒輪泵轉(zhuǎn)速變化太慢，則進(jìn)料少，粒子會(huì)變?。蝗绻辛C(jī)切刀轉(zhuǎn)速變化太慢，齒輪泵轉(zhuǎn)速變化太快，則進(jìn)料多，粒子會(huì)變大，甚至堵塞切粒機(jī)。 根據(jù)操作要求，切粒系統(tǒng)的操作模式分為三種： 主動(dòng)控制模式（就地控制）： 智能協(xié)調(diào)控制器HIC100將工藝指標(biāo)賦值給齒輪泵轉(zhuǎn)速控制器FYC101運(yùn)算轉(zhuǎn)換后，由齒輪泵控制器FIC101控制轉(zhuǎn)速（出料量），而齒輪泵轉(zhuǎn)速XT101直接去控制切粒機(jī)轉(zhuǎn)速。 從動(dòng)控制模式（遠(yuǎn)程遙控）：智能協(xié)調(diào)控制器HIC100將工藝指標(biāo)賦值給切粒機(jī)轉(zhuǎn)速控制器FYC102運(yùn)算轉(zhuǎn)換后，由切粒機(jī)控制器FIC102控制轉(zhuǎn)速，而切粒機(jī)轉(zhuǎn)速XT102直接去控制齒輪泵轉(zhuǎn)速。 手動(dòng)模式：齒輪泵FIC101和切粒機(jī)FIC102單獨(dú)控制自己的轉(zhuǎn)速，PID操作方式和操作參數(shù)由操作人員決定。 根據(jù)工藝要求，采用單純的常規(guī)PID控制和簡單的邏輯控制根本無法滿足切粒系統(tǒng)的工藝參數(shù)、邏輯控制等要求，只有通過協(xié)調(diào)機(jī)制將切粒機(jī)、齒輪泵、三通閥原來三個(gè)獨(dú)立的子系統(tǒng)變成一個(gè)整體的智能協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，才能解決主/從動(dòng)控制模式下的協(xié)調(diào)問題，切粒機(jī)和齒輪泵才能同步運(yùn)行。結(jié)合切粒系統(tǒng)的工藝特點(diǎn)和操作模式，需要協(xié)調(diào)的是：切粒機(jī)和齒輪泵的啟動(dòng)時(shí)間，產(chǎn)量改變對(duì)齒輪泵和切粒機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，產(chǎn)品品種改變時(shí)對(duì)切粒機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，操作模式切換時(shí)對(duì)切粒系統(tǒng)的影響，切粒系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制精度和變化率，三通閥和安全聯(lián)鎖對(duì)切粒系統(tǒng)的同步性要求。 經(jīng)過多次試驗(yàn)和不斷總結(jié)，80Kt/a錦綸切粒系統(tǒng)采用了智能協(xié)調(diào)控制與PID控制相結(jié)合的控制方法完全滿足控制要求。切粒系統(tǒng)在智能協(xié)調(diào)控制器的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，DCS與PLC對(duì)應(yīng)控制齒輪泵、切粒機(jī)的PID控制回路，其控制框圖如圖2所示。 [align=center][IMG=中控技術(shù)]/uploadpic/tech/2008/3/2008031909480593590C.jpg[/IMG] 圖2 智能協(xié)調(diào)控制框圖[/align] 根據(jù)工藝和操作要求產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的智能協(xié)調(diào)控制器，智能協(xié)調(diào)控制器主要包括工藝指令庫和協(xié)調(diào)規(guī)則庫，以實(shí)現(xiàn)在不同的操作模式下對(duì)應(yīng)不同的控制算法。工藝指令庫主要包括產(chǎn)品品種改變、產(chǎn)量改變、操作模式變化、操作指令變更、邏輯關(guān)系改變等工藝指令。在協(xié)調(diào)規(guī)則庫產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的協(xié)調(diào)規(guī)則表（如表1所示）和邏輯關(guān)系表（如表2所示），轉(zhuǎn)速控制器和邏輯控制器在智能協(xié)調(diào)控制器的統(tǒng)一協(xié)調(diào)作用下，對(duì)應(yīng)常規(guī)PID控制（變頻）和電氣控制回路的動(dòng)作。 [align=center][IMG=中控技術(shù)]/uploadpic/tech/2008/3/20080319112818382516.jpg[/IMG] 表1 協(xié)調(diào)規(guī)則表 注：?J表示逐漸變快，?K表示逐漸變慢，→表示保持不變，↑表示在極短時(shí)間內(nèi)變快。 [IMG=中控技術(shù)]/uploadpic/tech/2008/3/2008031911283625062G.jpg[/IMG] 表2 邏輯關(guān)系表[/align] 四、實(shí)施效果 80Kt/a錦綸切粒系統(tǒng)自2006年7月采用智能協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)以來，實(shí)際運(yùn)行表明：該系統(tǒng)穩(wěn)定性好，控制可靠，操作方便靈活，協(xié)調(diào)性強(qiáng)，齒輪泵和切粒機(jī)轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性均較好，克服了齒輪泵和切粒機(jī)獨(dú)立控制的弊端，控制準(zhǔn)確性得到了很大提高，流量（轉(zhuǎn)速）穩(wěn)態(tài)誤差不大于±1Kg/h，為穩(wěn)定生產(chǎn)提供了可靠保障。 圖3是80Kt/a錦綸切粒系統(tǒng)投運(yùn)智能協(xié)調(diào)控制后流量（轉(zhuǎn)速折合成流量）曲線圖，從中可以看出，齒輪泵和切粒機(jī)的啟動(dòng)時(shí)間都特別短，曲線的跟蹤性能好，系統(tǒng)同步性強(qiáng)，控制精度非常高，控制變化率小。 [align=center][IMG=中控技術(shù)]/uploadpic/tech/2008/3/200803191129457265005.jpg[/IMG] 圖3 切粒系統(tǒng)流量曲線圖[/align] 　 參考文獻(xiàn)： [1]80Kt/a錦綸切粒系統(tǒng)設(shè)計(jì)說明書.新會(huì)：廣東新會(huì)美達(dá)錦綸股份有限公司，2005. [2]WebField ECS-100 控制系統(tǒng)說明書.杭州：浙江中控技術(shù)有限公司，2003.