[align=center]中控技術公司 黃守勝 鄭曉紐 廣東新會美達錦綸股份有限公司 趙曉明[/align] 摘　要：本文詳細闡述了80Kt/a錦綸切粒系統智能協調控制的實現方法。該系統將智能協調控制技術和常規PID技術相結合，較好地解決了80Kt/a錦綸切粒系統協調和同步困難的控制問題，實際生產表明該方法控制效果極好，為大規模錦綸切粒系統的控制提供了一種新的思路和方法。 關鍵詞：錦綸切粒 智能協調控制 PID控制 　 一、前言 廣東新會美達錦綸股份有限公司2005年新建80Kt/a錦綸生產線，控制系統采用浙江中控技術股份有限公司研制的WebField ECS-100控制系統（DCS），對整個錦綸生產過程進行自動監控。其中聚已內酰胺（PA6）切片系統引進了BKG公司的一種新型水下智能切粒機，它采用西門子S7-400可編程控制系統（PLC）進行自動控制。開車之初，我們在DCS上單純采用PID控制進行調試切粒系統，但是經常出現齒輪泵與切粒機啟動和運行不同步、產品品種和產量改變、操作模式切換、穩態控制變化率太大等情況，均易引起產品質量變差、堵料、停車。針對80Kt/a錦綸切粒系統的實際情況，我們經過多次試驗，最終采用了智能協調控制與PID相結合的方法，研制了智能協調控制器，解決了轉速配合不同步、不協調的問題，提高了切粒系統的整體抗干擾能力。 二、切粒系統的特點 80Kt/a錦綸生產線的切粒系統是由齒輪泵、三通閥、切粒機及輔助系統組成，如圖1所示。 [align=center][IMG=中控技術]/uploadpic/tech/2008/3/2008031909462899473V.jpg[/IMG] 圖1 80Kt/a錦綸切粒系統結構圖[/align] 來自聚合釜底部的高溫聚合物熔體經過齒輪泵持續排放，熔體通過三通閥進入切粒機，切粒機將穿過的熔體立即切成粒狀。切片和水的混合物進行輸送循環分離，切片被輸送至連續萃取工段，輸送液體回流至切粒水系統中【1】。 80Kt/a錦綸切粒系統特點：切粒環境存在溫度高、壓力高、粘度高、易凝固等因素；錦綸切片產量大、產品型號多；切粒機的切刀轉速快、啟動時間要求非常短；切粒系統的整體控制精度要求特別高、響應速度快、控制變化率小；三通閥和安全聯鎖對切粒系統的一致性；切粒機和齒輪泵采用高質量的專用變頻系統和電氣系統。 在圖1中，HIC100表示智能協調控制器，FYC101表示齒輪泵轉速控制器，FYC102表示切粒機轉速控制器，FIC101表示齒輪泵常規控制器，FIC102表示切粒機常規控制器，XT101表示齒輪泵實際轉速，XT102表示切粒機實際轉速；三通閥位置分別表示：A為堵料，B為正常生產，C為排料。 三、智能協調控制的設計及實現 在錦綸生產中，需要將聚合物熔體切成球狀的切片產品以方便包裝、運輸、存儲和再加工利用。切片的形狀、色澤、大小是評價產品質量和產量的重要指標，其指標好壞是直接由聚合物熔體的溫度、齒輪泵出料量、切刀轉速、冷卻水流量等諸多工藝參數的準確性、及時性、同步性決定的，其中齒輪泵與切粒機轉速協調是控制的核心問題。由于切粒機與齒輪泵之間沒有物料緩沖環節，因此切粒機與齒輪泵必須協調好轉速，同步運行，如果切粒機切刀轉速變化太快，齒輪泵轉速變化太慢，則進料少，粒子會變小；如果切粒機切刀轉速變化太慢，齒輪泵轉速變化太快，則進料多，粒子會變大，甚至堵塞切粒機。 根據操作要求，切粒系統的操作模式分為三種： 主動控制模式（就地控制）： 智能協調控制器HIC100將工藝指標賦值給齒輪泵轉速控制器FYC101運算轉換后，由齒輪泵控制器FIC101控制轉速（出料量），而齒輪泵轉速XT101直接去控制切粒機轉速。 從動控制模式（遠程遙控）：智能協調控制器HIC100將工藝指標賦值給切粒機轉速控制器FYC102運算轉換后，由切粒機控制器FIC102控制轉速，而切粒機轉速XT102直接去控制齒輪泵轉速。 手動模式：齒輪泵FIC101和切粒機FIC102單獨控制自己的轉速，PID操作方式和操作參數由操作人員決定。 根據工藝要求，采用單純的常規PID控制和簡單的邏輯控制根本無法滿足切粒系統的工藝參數、邏輯控制等要求，只有通過協調機制將切粒機、齒輪泵、三通閥原來三個獨立的子系統變成一個整體的智能協調控制系統，才能解決主/從動控制模式下的協調問題，切粒機和齒輪泵才能同步運行。結合切粒系統的工藝特點和操作模式，需要協調的是：切粒機和齒輪泵的啟動時間，產量改變對齒輪泵和切粒機轉速的變化，產品品種改變時對切粒機轉速的影響，操作模式切換時對切粒系統的影響，切粒系統的穩態控制精度和變化率，三通閥和安全聯鎖對切粒系統的同步性要求。 經過多次試驗和不斷總結，80Kt/a錦綸切粒系統采用了智能協調控制與PID控制相結合的控制方法完全滿足控制要求。切粒系統在智能協調控制器的統一協調下，DCS與PLC對應控制齒輪泵、切粒機的PID控制回路，其控制框圖如圖2所示。 [align=center][IMG=中控技術]/uploadpic/tech/2008/3/2008031909480593590C.jpg[/IMG] 圖2 智能協調控制框圖[/align] 根據工藝和操作要求產生對應的智能協調控制器，智能協調控制器主要包括工藝指令庫和協調規則庫，以實現在不同的操作模式下對應不同的控制算法。工藝指令庫主要包括產品品種改變、產量改變、操作模式變化、操作指令變更、邏輯關系改變等工藝指令。在協調規則庫產生對應的協調規則表（如表1所示）和邏輯關系表（如表2所示），轉速控制器和邏輯控制器在智能協調控制器的統一協調作用下，對應常規PID控制（變頻）和電氣控制回路的動作。 [align=center][IMG=中控技術]/uploadpic/tech/2008/3/20080319112818382516.jpg[/IMG] 表1 協調規則表 注：?J表示逐漸變快，?K表示逐漸變慢，→表示保持不變，↑表示在極短時間內變快。 [IMG=中控技術]/uploadpic/tech/2008/3/2008031911283625062G.jpg[/IMG] 表2 邏輯關系表[/align] 四、實施效果 80Kt/a錦綸切粒系統自2006年7月采用智能協調控制系統以來，實際運行表明：該系統穩定性好，控制可靠，操作方便靈活，協調性強，齒輪泵和切粒機轉速的穩定性均較好，克服了齒輪泵和切粒機獨立控制的弊端，控制準確性得到了很大提高，流量（轉速）穩態誤差不大于±1Kg/h，為穩定生產提供了可靠保障。 圖3是80Kt/a錦綸切粒系統投運智能協調控制后流量（轉速折合成流量）曲線圖，從中可以看出，齒輪泵和切粒機的啟動時間都特別短，曲線的跟蹤性能好，系統同步性強，控制精度非常高，控制變化率小。 [align=center][IMG=中控技術]/uploadpic/tech/2008/3/200803191129457265005.jpg[/IMG] 圖3 切粒系統流量曲線圖[/align] 　 參考文獻： [1]80Kt/a錦綸切粒系統設計說明書.新會：廣東新會美達錦綸股份有限公司，2005. [2]WebField ECS-100 控制系統說明書.杭州：浙江中控技術有限公司，2003.