Honeywell EPKS C300 系统在滨化集团15万吨/年 PVC装置上的应用
供稿：霍尼韦尔中国
- 关键词：Honeywell,EPKS,C300,R301,PVC,Profit,Loop,PKS
- 作者：蒋巨兵，马浩
- 摘要：介绍了Honeywell EPKS C300系统的特点，滨化集团15万吨/年 PVC装置的聚合工艺特点和控制要求，以及Honeywell EPKS C300在该项目上的硬件配置，软件配置，控制方案，控制算法应用情况。
[关键词]Honeywell EPKS C300；R301；PVC；Profit Loop PKS
[摘要]介绍了Honeywell EPKS C300系统的特点，滨化集团15万吨/年 PVC装置的聚合工艺特点和控制要求，以及Honeywell EPKS C300在该项目上的硬件配置，软件配置，控制方案，控制算法应用情况。
Key words：Honeywell EPKS C300；R301；PVC；Profit Loop PKS
Abstract: Describe Honeywell EPKS C300’s characteristics, the characteristic and control requirements of Befar Group’s150 thousand tons/year PVC equipment, the application status of Honeywell EPKS C300 in hardware configure, software configure, control method, control algorithm of this project.
山东滨化东瑞化工有限公司（简称东瑞公司）15万吨/年PVC项目是山东滨化股份有限责任公司大力发展循环经济的末端项目，引进了先进的美国古德里奇生产技术，聚合方式采用悬浮聚合法。该项目生产工艺主要包括入料、反应、出料回收、浆料汽提、离心干燥、自动化包装等，整个生产流程是个密闭的系统，即可有效利用原料，又降低操作人员接触VCM的可能性，提高装置操作的安全性。
1.PVC的聚合工艺
悬浮聚合反应过程在聚合釜中完成，聚合釜采用的是带有两层三叶后掠式搅拌桨、内表面抛光的70m3不锈钢聚合釜。进行聚合釜涂壁后加入缓冲剂，接着加入无离子水，在无离子水进料不久（尚未加完）开始加VCM，流量控制在两者同时加料完毕的范围，在此入料过程进行釜温调谐，使温度接近反应温度。接着加入分散剂形成均匀体系，由过氧化物引发剂引发聚合反应。随着聚合反应的进行，釜中物料体积会因单体和聚合物密度的不同而逐渐缩小，为保证反应系统稳定性，在反应期间不断加入中途注水以补偿体积收缩。反应过程中产生的大量反应热靠聚合釜夹套冷却水和釜内挡板冷却水带出。当聚合反应到达终点时，向釜内加入终止剂终止反应，进行出料和回收，可准备下一釜入料。
2.Honeywell EPKS C300 系统的特点
Honeywell公司的控制系统采用了容错以太网技术，对生产的稳定运行起到了保障作用，同时Honeywell公司的控制系统在硬件，软件上都有其优势。
2.1系统硬件
C300控制器和C系列I/O卡件占用很小的空间，每个C300最多支持64个冗余I/O 模件。
C300控制防火墙，在已有可靠的网络架构基础上，增加另外一层高安全防护以实现拒绝接收所有控制器不需要的信息，如果通讯速度变慢，将对那些不重要的信息流进行控制。
机柜内排布和接线的垂直设计更有利于散热管理，减少“热点”。实现更有效现场接线，从顶部和底部进线，具备更自然接线端子，没有大的线缆弯曲，实现了更加紧凑的空间设计。
容错以太网FTE用于系统服务器，操作员站和控制器之间的数据通信。Honeywell专利技术为PKS量身定制开发的FTE驱动突破以太网瓶颈实现优先级选择，使得商用的100Mbps 以太网实现容错。FTE以先进的多路由选择替代双网结构传统冗余模式网络。C系列卡件及PMIO收集现场信息，通过IOTA的IOLINK送达到控制器，控制器进行判断和执行。
2.2系统软件
EPKS R301是针对EPKS C300所有采用的软件系统，它提供了C300卡件运行的软件平台。Experion 的企业模型提供了完善的数据以支持操作员和工程师。允许用户在Experion 平台上显示企业结构。Experion 企业模型由两个独特的部分构成，资产模型和报警组。Experion 的控制策略用Control Builder 生成。Control Builder 是一个图形化、面向对象的工具，工作在控制执行环境（CEE）下，支持Experion 的过程控制器、应用控制器及仿真控制器。
R301采用DSA 分布式系统结构，DSA是Honeywell EPKS创新技术之一，可以容易地将多个Experion PKS 族集成到一个单一的系统中。DSA允许使用低成本，低带宽的网络，无缝集成所有DCS数据：实时点数据，报警，操作信息，历史数据等等。并可构成超大规模系统，并实现全局数据命名。
PKS系统组态软件的标准算法库可以非常方便编写各种控制逻辑方案，除了标准算法库之外，PKS还支持各种特殊的算法库，并分别有各自的许可证，如AGA流量计算模块。在R301系统中，最具特色是Profit Loop算法模块。Profit Loop是一个驻留在PKS集散系统上单入单出的模型预测控制器。Profit Loop是具有专利的高效模型预测控制算法，Honeywell 预估控制技术已成功地用到很多石化项目上，Profit Loop 也是Honeywell 的专利技术。3/4 的Profit Loop PKS 已嵌入到控制器C300 及 ACE 节点中，无需额外费用，这样可以减少维护成本，增加过程稳定性最多达30%，并且可以省略基于PID 所需的参数诊定要求，准确知道生产工艺运行的过程。
3.硬件配置
根据年产15吨PVC这一要求，该DCS控制系统配置了：模拟量输入点（AI）176个，模拟量输出点（AO）80个。热电阻输出点（LLMUX）126个，开关量输入点(DI)610个，开关量输出点(DO)点582个。合计1574个点，其中控制回路78个。依据以上数据，我们配置了相应的硬件：操作站5个，其中4个为双屏Flex station。1个为单屏console station，控制机柜6个，继电器柜7个，电源柜1个，服务器柜1个，采用了3对C300控制器（均为冗余）。整体架构如图1所示：
1#控制器下挂AI卡11块，AO卡5块，DI卡14块，LLMUX卡2块，DO卡15块，主要负责分散剂、缓冲剂、链调节剂，软水，引发剂，单体的控制。2#控制器下挂：AI卡11块，AO卡4块，DI卡10块，LLMUX卡1块，DO卡14块，主要负责聚合反应，涂壁，水单元的控制。3#控制器下挂：AI卡10块，AO卡4块，DI卡12块，DO卡11块，LLMUX卡1块，DISOE卡6块，主要负责初料，回收，终止剂，干燥，抽真空，汽提，废水汽提单元的控制。
控制站采集信号并进行运算输出，具有故障自诊断功能。控制系统中全部的AO卡件和部分重要的AI、DO卡件采用冗余模式，当出现卡件故障时候，卡件能实现无扰动切换，为系统的稳定运行提供了硬件基础。操作站提供人机操作界面，接收控制器传到服务器的数据，供工艺人员监视操作。
4.软件和画面配置
服务器上安装了Windows server 2003操作系统， Console station安装了Windows XP操作系统，Flex station安装了Windows XP操作系统。Flex Station是操作员用来与服务器进行通信，获得工厂实时信息和进行实时操作的接口。Console station除了具有Flex station的功能外，还提供了从控制器，IOLIM和 ACE 节点直接获得过程数据，报警和消息的通道。本套系统PVC工艺界面共设22幅。
5.主要控制特点
5.1 PVC控制特点：
PVC有多种型号，每种型号PVC的配方由不尽相同的数十个数据和工艺参数组成，属于单流程多产品的生产过程。PVC生产大体可分为聚合和干燥两部分，其中关键部分聚合是一个典型的批量间歇生产过程，由多个单元相互配合完成。
生产装置由助剂配置与加料单元、出料回收单元、聚合单元、水单元、干燥包装单元等单元组成，各单元之间相互独立又相互联系，其中聚合单元为主单元，其余单元为从单元，围绕主单元运转。各单元有的是批量生产有的则是连续运行，一个环节往往需要若干单元同步协调才能完成，所以一个单元故障将会导致整个生产陷入停顿状态。
聚合生产是一个严格的顺序控制过程。加料前，要准备充足的单体、无离子水、分散剂、引发剂等原料和助剂，确定好产<
