化工自动化基于YS―170和工控机的集散型丙烯聚合反应过程监控系统>李平1侯立刚1袁庆斌2李纪2（1.辽宁石油化工大学信息工程学院，辽宁抚顺113⑴1；2.锦州石化公司仪表检修安装队，辽宁锦州121001））―170调节器的基础上，使用工业控制计算机，建立一套由“基本控制层”和“上位控制层”组成的经济适用型集散控制系统，实现了对整个聚合反应过程的集中监控与管理首先将原料丙烯、活化剂、催化剂依次加入聚合釜，然后向聚合釜内充氢气，各种物料加完后，向釜套内通入热水升温。此时，丙烯原料在与催化剂、活化剂充分混合的基础上，吸收热水提供的热量，开始进行吸热反应，当升温到60~65吸热反应即将转为放热反应。这时，停供热水，靠反应自身放热，系统继续升温，在系统升温同时，反应压力与反应温度同步提高，当反应压力达到规定值后，进入恒温恒压控制状态。

　　1刖目20世纪90年代初以来，我国的工矿企业装备了大量的单回路或多回路数字调节器，对节能降耗和提高产品的质量、产量起到了重要的作用。

　　近年来，随着集散控制系统应用的逐渐普及和企业改革的不断深入，许多企业迫切希望实现生产过程的集中监测与管理，同时实现生产过程的先进控制，而又希望尽可能地利用己有的投资。

　　本文针对一个间歇式液相本体法聚丙烯装置，在己有的YS170调节器的基础上，使用工业控制计算机，建立一套由“基本控制层”和“上位控制层”组成的经济适用型集散控制系统，实现了对整个丙烯聚合反应过程的集中监控与管理，取得了良好的经济效益和社会效益。

　　101调节器，以反应压力为被控参数，以循环水流量为调节手段，实现聚合反应过程的自动控制。在恒温恒压末期，由于釜内液相2工艺流程及特点2.1工艺流程简介间歇式液相本体法生产聚丙烯聚合工艺流程如所示。

　　教育部留学回国人员科研启动基金资助项目1987年获该校飞行器导航控制系统专业硕士学位，1995年获浙江大学工业自动化专业博士学位，2⑴0―2⑴1年加拿1994-201大阿尔伯塔大学访问1教授。研究方向为工业1过程的先进控制和优1化。Allrightsreserved，http://www.cnki.net减少，固体颗粒多，温度曲线呈上升趋势，这时表明丙烯聚合反应己近终结，系统转入回收及卸料阶段。丙烯经回收冷却器，送丙烯储罐，釜压和冷凝器压力平衡后，关闭回收阀，打开釜底出料阀，向闪蒸釜放料。以上即为聚丙烯聚合生产工艺过程，属一典型的间歇批量操作过程。

　　2.2工艺特点丙烯聚合反应包括两个过程：一个是有自衡能力的开环稳定过程（加热升温阶段和反应初期）另一个是无自衡能力的、不可逆的开环不稳定的强放热反应过程（反应放热中后期）反应各段特性截然不同，同一次反应中反应速度又是变化的。聚合反应机理复杂，条件苛刻，影响聚合反应及聚合产品产量和质量的因素也很多，如生产方案、釜温变化情况、原料加入量组分及纯度、催化剂效能、活化剂的活性、原料的配比、夹套进水水温及流量、环境温度等等。诸多因素对聚合反应影响程度又有差异，使各次聚合放热过程不尽相同。另外，聚合釜传热时间较长，控制滞后较大，极易因局部过热而爆聚。

　　从控制角度看，丙烯聚合反应过程有以下几个特点：（1）动态特性频繁改变；（2）益变化很大；（3）扰动和不确定因素很多；（4）纯滞后时间大而不定。这些特点给实现聚合全过程自控带来了许多困难。

　　3系统设计方案与硬件配置根据丙烯聚合工艺流程的特点、己有的仪表盘上的仪表以及投资等因素，确定了如所示的系统设计方案与硬件系统配置。

　　―170智能可编程调节器为日本横河公司推出的YS―100系到单回路仪表中具有代表性的产品，其特点如下：在继承传统的可编程调节器优异功能基础上，吸收DCS优越的人机界面技术。如采用高清晰的液晶图像显示画面、运用了多用途与丰富多彩的画面显示功能、实现了完全的前面板操作。（b）适应现代管控一体化的需要，强化其信息通信功能，装备有计算机接口。

　　（c）随着DCS系统软件组态、生成概念、方法的引入，用户程序的编制工作变得极为容易。（d）双CPU，配有输出后备换作回路，可靠性极高。

　　具有丰富的控制功能。

　　由于该系统同时监控10台聚合釜，为便于监视和操作，在上位机中安装了一块澳大利亚生产的双屏显示卡，以支持两台大屏幕显示器来分别监视不同的状态画面，两个屏幕受同一个鼠标控制，同时采用工业薄膜键盘以提高设备的耐用性。工控机采用台湾研华586工控机。

　　170调节器的基础上，使用工业控制计算机，建立一套由中，上位控制层除承担“信息集成”和管理任务外，还要实现聚合反应过程的先进控制任务，它通过RS―485通讯接口对基本控制层进行监视与控制，同时基本控制层保持其独立性。当不进行通讯时，YS170仍能完成其正常控制过程。这样当工控机一旦发生故障或需人工干预时，可自动切换到YS―170手动或自动控制，同样也可方便地切回到工控机控制状态。

　　―170可编程调节器为核心，配以自主开发的聚合程控状态监控仪，构成典型的间歇控制系统。它以YS―170可编程调节器以及自制的PCM―94P程控状态监控仪为核心，辅助以电动压力、温度变送器，两位快速切断阀，常规调节阀等仪表设备，通过编制YS―170程序，实现了丙烯聚合反应中的从加热升温、反应放热到恒温恒压控制直至反应终结、剩余丙烯回收等全过程的自动控制。YS―170程序的编制除满足基本的程序控制系统所要求的功能以外，还与上位机部分的优化、先进控制部分相协调，是实现上位优化控制的纽带和基础。以YS-1：70i.net调节器为核心的基本控制层工作原理见。

　　4系统的软件配置上位控制层软件平台为中文Win98操作系统。过程监控软件用VisualCH~~+语言编写，实现了实时串行通信、先进控制与优化、工艺流程显示、实时曲线显示、历史趋势曲线显示、实时报警与报警、事件记录、聚合釜运行状态显示、在线参数整定、和用户配置等功能。

　　5结论―170调节器的基础上，充分利用己有投资，配置价格较低的工控机，构成集散型控制系统，实现对间歇式丙烯聚合反应过程的集中监控和操作，提高了生产管理水平。该系统的投用，实现了聚合反应全过程的先进控制和优化，单釜转化率平均提高7 以上，降低了单耗，年利税200多万元。大大提高了生产操作平稳度和自动化水平，减轻了操作人员的劳动强度，经济效益和社会效益十分明显。