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摘要：本文针对横河CENTUM VP系统在我公司聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）装置的应用情况，简单介绍了该装置的工艺流程及配套横河CENTUM VP的系统配置，并结合该装置的特点，阐述该装置主要的控制程序方案
关键词： CENTUM VP系统；PBT装置；PID ；PROFIBUS；组态
中图分类号：TQ323.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（b）-0000-00
Application of YOKOGAWA CENTUM VP system to PBT plants
Cai Caifa
（Fujian Meizhouwan Chlor-Alkali Industry Co.， Ltd. Cai Caifa Fujian QuanZhou 362801）
Abstract： Base on the application of Yokogawa CENTUM VP system on PBT plant of Fujian Meizhouwan Chlor-Alkali Industry Co.， Ltd.， a brief introduction on this PBT plant technical process and system configuration of the matched Yokogawa CENTUM VP was conducted， together with main process control plan for PBT plant on combination of its special features.
Keywords：CENTUM VP system；PBT plant；PID；PROFIBUS；configuration
我公司60kt/a高纯树脂PBT装置于2014年四月顺利开车投产，该生产装置的自动控制系统采用日本横河的CentumVP分散型控制系统，从组态工作至系统投用，表现出良好的性能，既提高了组态工作的效率，又很好的完成了工艺流程控制的要求。本文即对此控制系统在PBT装置上应用的硬件配置及典型控制回路的组态进行介绍，并对该装置的工艺流程进行简单介绍。
1.PBT装置工艺简介
我公司60kt/a高纯树脂PBT装置采用从德国LURGI公司（原ZIMMER公司）引进PTA直接酯化三釜流程的连续PBT工艺，该工艺采用钛酸四丁酯作为催化剂，以对苯二甲酸（PTA），1，4丁二醇作为原料，通过酯化，预聚，终聚来连续生产黏度为（0.7-1.2）的PBT。该装置包括原料1，4丁二醇的中间贮存和分送，回收1，4丁二醇的中间贮存和分送，催化剂配制，添加剂加料，原料对苯二甲酸（PTA）的加料、中间储存和输送，浆料的配制，酯化，预缩聚，切粒，丁二醇喷射真空系统，切片输送、储存和包装，四氢呋喃回收，废气处理，热媒系统等工段。工艺方块流程图如下：
图一 工艺方块流程图
2.系统配置
横河CENTUM VP系统具有更加直观的人机界面，大容量现场控制站能够更加快速无误地处理数据。系统提供了更好的信息可见性和操作灵活性。其简单通用的结构，适用于各种工厂规模和行业。我公司PBT装置DCS系统的系统配置简图如下：
图二 PBT装置DCS系统的系统配置简图
横河CENTUM VP系统主要由操作员站（HIS），工程师站（ENG），现场控制站（FCS），控制网络（Vnet/IP）及其相关附属设备组成。
2.1控制网络（Vnet/IP）
横河CENTUM VP 控制网络Vnet/IP是一种符合IEEE802.3或IEC 61784-ED 2.0标准的以太网，可提供1Gbpb带宽的冗余网络，它融合了横河电机的技术，可实现确定，可靠的安全的通信。我公司由于中控室与机柜间的距离较远，控制网络硬件上采用两对冗余的带光口的交换机，两路光纤一路走桥架，一路走地下分别敷设的方式来实现连接，光缆为6芯。
2.2 I/O点数统计
根据装置监控的要求，PBT装置的所需的I/O点如下：冗余AI 204，非冗余AI 728点，冗余AO 204点，DI点580点，DO点 420点，PROFIBUS通信点9点，MODBUS通信点5点。
2.3硬件配置
根据I/O点数量和装置的监控要求，并且为我司二期6万吨/年装置的控制系统预留，配置如下：4对冗余控制器，8个控制柜，2个电源柜，14个辅助端子柜，1台硬联锁柜，5台操作站，1台工程师站，1台OPC站，2对光口的交换机，三台打印机台，1台辅助操作台，24个本地节点单元，8个ESB BUS接口卡，模拟量输入卡 100块，模拟量输出卡36块，数字量输入卡23块，数字量输出卡16块，PROFIBUS通信卡 16块，MODBUS通信卡 6块以及配套的各类端子板，安全栅，连接电缆等。
3.在PBT装置典型控制回路组态
3.1 浆料的配置
为了保证进入浆料配制罐的PTA与BDO溶液保持一定的摩尔比，本装置采用比值调节系统，保证了PTA与BDO的自动配比，从有利于控制准确PBT装置负荷的角度出发，采用以加入PTA量控制加入BDO溶解量的控制方式。同时为了保证漿料配置罐的液位的稳定，可通过配置罐的液位来串级控制PTA的加料量。浆料配置摩尔比算法如下：
图三 浆料配置摩尔比算法
浆料配置DCS控制组态如下：
图四浆料配置DCS控制组态
该控制回路是通过PID块，CALCU计算块实现，实际摩尔比的显示和摩尔比的设定通过BA30A10YK01 PID块和BA30A10YKC01 CALCU计算块实现，该组态方法有很高的技巧，取代了传统的比值控制通过RATIO比率功能块实现的方式，又很好地实现了控制显示功能，是一种高级的组态方法，装置投产后，实践证明此复杂控制回路运行平稳可靠和灵活性，实现了工艺操作的要求。 3.2 装置的产能控制组态
本装置的控制采用了浆料进料决定装置产能的前反馈控制，中间产物和最终产物的量将根据进入酯化釜的PTA的质量流量来确定。总摩尔平衡式如下：
MWPBT = MWPTA + MRr * MWBD -2e * MWH2O
PBT装置产能算法如下：
图五-1 PBT装置产能算法
图五-2 PBT装置产能算法
3.2.1 预聚釜的进料控制
酯化釜到预缩聚反应器的流量将由质量流量计BA40A10FRC01进行测量，到预缩聚反应器的流量设定点将由BA40A10YK02模块来计算；到预缩聚反应器的流量与浆料泵转速成正比，由酯化质量分数修正。预聚釜的进料控制简图如下：
图六 预聚釜的进料控制简图
预聚釜的进料控制组态如下：
图七 预聚釜的进料控制
该控制回路通过CALCU块 BA40A10YKC02，PID块BA40A10YK02，PBS5C块实现根据液位，流量加液位，流量加质量分数，质量分数四种方式可切换控制到预缩聚的流量控制，并实现与PTA相关的流量设定点的计算，显示和设定。该组态同样具有很高的技巧，编程思路有很多值得借鉴的地方。装置投产后，实践证明此复杂控制回路运行平稳可靠和灵活性，实现了工艺操作的要求。因为编程思路相近，就不要详述。
3.2.2 终缩聚的进料与熔体流量的控制
终缩聚的进料控制组态如下：
图八 终缩聚的进料控制组态
产品出料的控制的组态如下
图九产品出料的控制的组态
从以上两图可以看出，这两个控制回路也是通过CALCU块 BA40A10YKC02，PID块BA40A10YK02，PBS5C块实现根据液位，流量加液位两种方式可切换控制到下游的流量控制，并实现与PTA相关的流量设定点的计算，显示和设定。该组态同样具有很高的技巧，编程思路有很多值得借鉴的地方。装置投产后，实践证明此复杂控制回路运行平稳可靠和灵活性，实现了工艺操作的要求。
3.3 装置联锁逻辑
PBT装置的联锁分为软联锁和硬联锁，硬联锁通过独立的硬联锁柜实现，与DCS之间的连接通过硬线连接实现。软联锁CENTUM VP控制系统为用户提供两种逻辑联锁和顺控的控制方式，分别是顺控表方式（ST16）和逻辑图方式（LC64）.该装置的联锁逻辑基本都是采用顺控表方式组态，该方式便于系统维护和查看。
3.4 装置PROFIBUS DP通信组态
PROFIBUS 是一种了际化，开放式，不依赖于设备生产商的现场总線标准，PROFIBUS传送速度可在9.6kbaud-12Mbaud范围内选择。CENTUM VP系统本身无法对PROFIBUS 主站，从站进行配置，所以选用第三方软件，德国的HILSCHER软件进行主站，从站配置。第三方软件首先将从站的GSD文件拷贝到HILSCHER的数据库中。本装置的涉及到从站ABB，西门子，上海华电几家的综保以及1台PTA计量系统。主站选择横河的ALP111卡件。根据制定的表格，将主，从站配置完毕，将此配置文件作为一个文件导出后缀为.DBM，然后将该文件导入到ZOM中，然后进行下装。本装置各类从站较多有100多台，分为9条总线。进行PROFIBUS通信组态时，有几个问题是要预先考虑的。ALP111的限制条件为不加中继器1张ALP111卡可以带31个从站，带中继器最多可以带125个从站。1张ALP111通信数据量为总共为1000个字，对于输入和输出的分配没有限制。1张ALP111通信I/O定义的数量最为200个。另外就是通信速率的选择，要考虑通信距离，通信数据量，系统负荷，实时性要求，从站硬件条件等几个方面。CENTUM VP PROFIBUS通信支持的数据类型有16位有符号整型，16位无符号整型，32位有符号整型，32位无符号整型，32位浮点型，位型（16位），输入输出支持的数量类型一样，在组态过程中要严格匹配，另外还要考虑是否反向和扫描周期。
本装置CENTUM VP系统采用PROFIBUS通信仅需少量的几根通信电缆，就可以实现对本装置180台泵等设备电流，运行信号，远程就地，扭矩，转速等的显示，并可实现这些泵的启停控制，以及带变频器的设备的变频控制。装置投运至今，该通信稳定可靠，满足了工艺的控制要求。
4结论
CENTUM VP控制系统在我公司60kt/Apbt装置的应用，充分体现了其优越的开放性，灵活性，易操作性，易维护性等性能，自装置开车至今，该系统运行稳定可靠，为该公司带为了较好的经济效益。
参与文献：
[1] Yokogawa IM 33S01B30-01E 11th Edition ： Oct.28，2004-00
[2] Yokogawa IM 33S01B30-01E 13h Edition ：Dec.26，2005-00
[3] 横河CENTUM VP系统培训资料2012
[4]福建湄洲氯碱工业有限公司PBT装置操作规程2014版
关键词： CENTUM VP系统；PBT装置；PID ；PROFIBUS；组态
中图分类号：TQ323.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（b）-0000-00
Application of YOKOGAWA CENTUM VP system to PBT plants
Cai Caifa
（Fujian Meizhouwan Chlor-Alkali Industry Co.， Ltd. Cai Caifa Fujian QuanZhou 362801）
Abstract： Base on the application of Yokogawa CENTUM VP system on PBT plant of Fujian Meizhouwan Chlor-Alkali Industry Co.， Ltd.， a brief introduction on this PBT plant technical process and system configuration of the matched Yokogawa CENTUM VP was conducted， together with main process control plan for PBT plant on combination of its special features.
Keywords：CENTUM VP system；PBT plant；PID；PROFIBUS；configuration
我公司60kt/a高纯树脂PBT装置于2014年四月顺利开车投产，该生产装置的自动控制系统采用日本横河的CentumVP分散型控制系统，从组态工作至系统投用，表现出良好的性能，既提高了组态工作的效率，又很好的完成了工艺流程控制的要求。本文即对此控制系统在PBT装置上应用的硬件配置及典型控制回路的组态进行介绍，并对该装置的工艺流程进行简单介绍。
1.PBT装置工艺简介
我公司60kt/a高纯树脂PBT装置采用从德国LURGI公司（原ZIMMER公司）引进PTA直接酯化三釜流程的连续PBT工艺，该工艺采用钛酸四丁酯作为催化剂，以对苯二甲酸（PTA），1，4丁二醇作为原料，通过酯化，预聚，终聚来连续生产黏度为（0.7-1.2）的PBT。该装置包括原料1，4丁二醇的中间贮存和分送，回收1，4丁二醇的中间贮存和分送，催化剂配制，添加剂加料，原料对苯二甲酸（PTA）的加料、中间储存和输送，浆料的配制，酯化，预缩聚，切粒，丁二醇喷射真空系统，切片输送、储存和包装，四氢呋喃回收，废气处理，热媒系统等工段。工艺方块流程图如下：
图一 工艺方块流程图
2.系统配置
横河CENTUM VP系统具有更加直观的人机界面，大容量现场控制站能够更加快速无误地处理数据。系统提供了更好的信息可见性和操作灵活性。其简单通用的结构，适用于各种工厂规模和行业。我公司PBT装置DCS系统的系统配置简图如下：
图二 PBT装置DCS系统的系统配置简图
横河CENTUM VP系统主要由操作员站（HIS），工程师站（ENG），现场控制站（FCS），控制网络（Vnet/IP）及其相关附属设备组成。
2.1控制网络（Vnet/IP）
横河CENTUM VP 控制网络Vnet/IP是一种符合IEEE802.3或IEC 61784-ED 2.0标准的以太网，可提供1Gbpb带宽的冗余网络，它融合了横河电机的技术，可实现确定，可靠的安全的通信。我公司由于中控室与机柜间的距离较远，控制网络硬件上采用两对冗余的带光口的交换机，两路光纤一路走桥架，一路走地下分别敷设的方式来实现连接，光缆为6芯。
2.2 I/O点数统计
根据装置监控的要求，PBT装置的所需的I/O点如下：冗余AI 204，非冗余AI 728点，冗余AO 204点，DI点580点，DO点 420点，PROFIBUS通信点9点，MODBUS通信点5点。
2.3硬件配置
根据I/O点数量和装置的监控要求，并且为我司二期6万吨/年装置的控制系统预留，配置如下：4对冗余控制器，8个控制柜，2个电源柜，14个辅助端子柜，1台硬联锁柜，5台操作站，1台工程师站，1台OPC站，2对光口的交换机，三台打印机台，1台辅助操作台，24个本地节点单元，8个ESB BUS接口卡，模拟量输入卡 100块，模拟量输出卡36块，数字量输入卡23块，数字量输出卡16块，PROFIBUS通信卡 16块，MODBUS通信卡 6块以及配套的各类端子板，安全栅，连接电缆等。
3.在PBT装置典型控制回路组态
3.1 浆料的配置
为了保证进入浆料配制罐的PTA与BDO溶液保持一定的摩尔比，本装置采用比值调节系统，保证了PTA与BDO的自动配比，从有利于控制准确PBT装置负荷的角度出发，采用以加入PTA量控制加入BDO溶解量的控制方式。同时为了保证漿料配置罐的液位的稳定，可通过配置罐的液位来串级控制PTA的加料量。浆料配置摩尔比算法如下：
图三 浆料配置摩尔比算法
浆料配置DCS控制组态如下：
图四浆料配置DCS控制组态
该控制回路是通过PID块，CALCU计算块实现，实际摩尔比的显示和摩尔比的设定通过BA30A10YK01 PID块和BA30A10YKC01 CALCU计算块实现，该组态方法有很高的技巧，取代了传统的比值控制通过RATIO比率功能块实现的方式，又很好地实现了控制显示功能，是一种高级的组态方法，装置投产后，实践证明此复杂控制回路运行平稳可靠和灵活性，实现了工艺操作的要求。 3.2 装置的产能控制组态
本装置的控制采用了浆料进料决定装置产能的前反馈控制，中间产物和最终产物的量将根据进入酯化釜的PTA的质量流量来确定。总摩尔平衡式如下：
MWPBT = MWPTA + MRr * MWBD -2e * MWH2O
PBT装置产能算法如下：
图五-1 PBT装置产能算法
图五-2 PBT装置产能算法
3.2.1 预聚釜的进料控制
酯化釜到预缩聚反应器的流量将由质量流量计BA40A10FRC01进行测量，到预缩聚反应器的流量设定点将由BA40A10YK02模块来计算；到预缩聚反应器的流量与浆料泵转速成正比，由酯化质量分数修正。预聚釜的进料控制简图如下：
图六 预聚釜的进料控制简图
预聚釜的进料控制组态如下：
图七 预聚釜的进料控制
该控制回路通过CALCU块 BA40A10YKC02，PID块BA40A10YK02，PBS5C块实现根据液位，流量加液位，流量加质量分数，质量分数四种方式可切换控制到预缩聚的流量控制，并实现与PTA相关的流量设定点的计算，显示和设定。该组态同样具有很高的技巧，编程思路有很多值得借鉴的地方。装置投产后，实践证明此复杂控制回路运行平稳可靠和灵活性，实现了工艺操作的要求。因为编程思路相近，就不要详述。
3.2.2 终缩聚的进料与熔体流量的控制
终缩聚的进料控制组态如下：
图八 终缩聚的进料控制组态
产品出料的控制的组态如下
图九产品出料的控制的组态
从以上两图可以看出，这两个控制回路也是通过CALCU块 BA40A10YKC02，PID块BA40A10YK02，PBS5C块实现根据液位，流量加液位两种方式可切换控制到下游的流量控制，并实现与PTA相关的流量设定点的计算，显示和设定。该组态同样具有很高的技巧，编程思路有很多值得借鉴的地方。装置投产后，实践证明此复杂控制回路运行平稳可靠和灵活性，实现了工艺操作的要求。
3.3 装置联锁逻辑
PBT装置的联锁分为软联锁和硬联锁，硬联锁通过独立的硬联锁柜实现，与DCS之间的连接通过硬线连接实现。软联锁CENTUM VP控制系统为用户提供两种逻辑联锁和顺控的控制方式，分别是顺控表方式（ST16）和逻辑图方式（LC64）.该装置的联锁逻辑基本都是采用顺控表方式组态，该方式便于系统维护和查看。
3.4 装置PROFIBUS DP通信组态
PROFIBUS 是一种了际化，开放式，不依赖于设备生产商的现场总線标准，PROFIBUS传送速度可在9.6kbaud-12Mbaud范围内选择。CENTUM VP系统本身无法对PROFIBUS 主站，从站进行配置，所以选用第三方软件，德国的HILSCHER软件进行主站，从站配置。第三方软件首先将从站的GSD文件拷贝到HILSCHER的数据库中。本装置的涉及到从站ABB，西门子，上海华电几家的综保以及1台PTA计量系统。主站选择横河的ALP111卡件。根据制定的表格，将主，从站配置完毕，将此配置文件作为一个文件导出后缀为.DBM，然后将该文件导入到ZOM中，然后进行下装。本装置各类从站较多有100多台，分为9条总线。进行PROFIBUS通信组态时，有几个问题是要预先考虑的。ALP111的限制条件为不加中继器1张ALP111卡可以带31个从站，带中继器最多可以带125个从站。1张ALP111通信数据量为总共为1000个字，对于输入和输出的分配没有限制。1张ALP111通信I/O定义的数量最为200个。另外就是通信速率的选择，要考虑通信距离，通信数据量，系统负荷，实时性要求，从站硬件条件等几个方面。CENTUM VP PROFIBUS通信支持的数据类型有16位有符号整型，16位无符号整型，32位有符号整型，32位无符号整型，32位浮点型，位型（16位），输入输出支持的数量类型一样，在组态过程中要严格匹配，另外还要考虑是否反向和扫描周期。
本装置CENTUM VP系统采用PROFIBUS通信仅需少量的几根通信电缆，就可以实现对本装置180台泵等设备电流，运行信号，远程就地，扭矩，转速等的显示，并可实现这些泵的启停控制，以及带变频器的设备的变频控制。装置投运至今，该通信稳定可靠，满足了工艺的控制要求。
4结论
CENTUM VP控制系统在我公司60kt/Apbt装置的应用，充分体现了其优越的开放性，灵活性，易操作性，易维护性等性能，自装置开车至今，该系统运行稳定可靠，为该公司带为了较好的经济效益。
参与文献：
[1] Yokogawa IM 33S01B30-01E 11th Edition ： Oct.28，2004-00
[2] Yokogawa IM 33S01B30-01E 13h Edition ：Dec.26，2005-00
[3] 横河CENTUM VP系统培训资料2012
[4]福建湄洲氯碱工业有限公司PBT装置操作规程2014版