項目名稱
武漢卓寶科技有限公司1.5萬噸聚氨酯涂料控制系統
應用背景
聚氨酯涂料屬于一種新材料領域建筑防水材料，技術含量高,由于其具有環保，無污染、防水效果好、涂層彈性好、粘結力強、抗老化等特點，使其在建筑防水領域得到了廣泛的應用。項目分為一、二期，長遠規劃為10萬噸/年，目前是一期年產15,000噸環保型聚氨酯涂料生產線，全廠自動化系統采用了GE Fanuc的PPS系統。為國內已投入運行的生產線中投資規模最大，控制最先進的項目。
客戶需求
項目工期緊，控制系統立項到完成現場實施只有近4個月的時間。控制工藝復雜，這就要求系統具有簡單、方便的特點。還要具有以下特點：
1、穩定，要保持連續生產。
2、高開放性和先進性，希望選用具有最領先技術的產品，同時由于規劃的需要，要求產品有好的開放性和拓展能力，以便以后進行擴建。
3、價格和產品的性能也是用戶關注的兩點。
解決方案
GE Fanuc針對用戶的需求提供了新一代混合控制系統PPS來實施聚氨酯的生產控制。本項目的控制系統由三部分組成，分別為：人機界面、控制器和I/O卡件。整個系統結構圖如下：
人機界面部分：采用最新的 PPS（Proficy Process System） 軟件，共設兩臺站，一臺為工程師站（工程師站兼操作員站），另一臺為操作員站兼歷史數據站運行History 及iFix軟件。工程師站的主要功能在于實現過程系統控制策略的設計、開發和文檔生成以及可視化顯示畫面組態，工程師站還能夠兼操作員控制臺使用。操作員站兼歷史數據站負責提供可視化顯示畫面、趨勢圖、PID 面板和系統的報警列表以及歷史趨勢的記錄功能，操作員能夠對過程控制器進行監視控制并確認報警，操作員站界面選用了代表當今最新技術的HMI軟件iFix。
控制器部分：采用一對冗余的 PAC Rx7i 控制器,通過以太網與上位機連接。GE 公司提供的 PAC Rx7i 控制器是一款領先行業的高性能控制器，主頻高達600MB，用戶內存可達64MB，數據同步速率可達2.12G波特率，每一個掃描周期同步2次，主、從控制器可真正做到無擾切換。控制邏輯組態符合 IEC 61131（LD、FBD、IL和 SFC）要求。采用 VME 背板，并能支持第三方智能模塊。支持高速冗余，備用控制器等待在熱備狀態、作為主控制器的鏡像。支持100Mbps EGD 以太網 I/O協議，以實現在子系統控制器和系統可視化軟件中通訊。
I/O 卡件部分：采用GE公司性價比高的VersaMax IO模塊。VersaMax IO具有導軌式安裝，維護方便、支持熱插拔 、可自動配置（不需要硬件組態就能被系統自動識別）等特點。采用這種解決方案既滿足了用戶對連續運行穩定、可靠的要求，又滿足了用戶節約投資成本的意愿。卡件種類包括 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。
控制工藝
生產過程包括了原料儲罐、原料計量、原料配比、反應釜加熱升溫、反應釜真空、反應釜降溫、出料計量等控制。需要控制的對象包括儲罐、原料計量槽，泵槽連鎖、反應釜溫度壓力控制及連鎖以及變頻控制等，在整個過程中，溫度、壓力及原料配比控制尤為關鍵。控制方案涉及到自動、手動、配方管理、微控、滯后、連鎖等控制手段。其中，典型的工藝方案摘要如下：
1)甲組分生產工藝
將聚醚、蓖麻油 、二甲苯按配方量投入反應釜，攪拌升溫，真空脫水至含水<0.15%后降溫，投入異氰酸及阻聚劑，聚合反應后降溫，真空脫泡，出料包裝入庫。
2) 乙組分生產工藝
將煤焦油、含水多元醇廢液、氯油、填充料投入反應釜中，升溫攪拌，經真空脫水后，冷卻降溫，投入不含水多元胺及各類助劑，攪拌均勻后，出料包裝入庫。
整個控制系統具有：
1)方便美觀的操作員站界面。系統工藝圖例如下：
圖例1：真空系統圖
圖例2：原料儲罐系統圖
2）集中的歷史數據庫。系統采用統一的數據庫系統記錄過程實時數據和報警事件信息。
3）系統采用冗余的高性能控制器，確保了系統的穩定運行。
4）易擴展性和開放性。系統可以根據需要增加控制器和操作站，并且不影響原系統的運行。同時，系統具有很好的開放性，可方便的與第三方設備通信，支持Modbus、Profibus DP、OPC等通信接口。
實施結果
采用PPS方便了系統控制策略的生成，采用統一數據庫變量名，簡化了系統開發和維護的時間。高性能的控制器提升了運行效率，提供的解決方案最大程度的保護了用戶的投資。同時，由于PPS 系統良好的拓展性，確保了用戶能夠順利實施二期項目。隨著用戶對 PPS 系統的不斷熟悉，可以預期，PPS 系統更多的優點將不斷被用戶應用于生產過程中，給用戶帶來更大的利益，同時也為 GE Fanuc 帶來更高的聲譽。
作者：劉繼軍、王清山、梁銘力
