短纖粘膠KKF濾機(jī)的自動控制研究

袁泓

摘 要 短纖生產(chǎn)原液粘膠制備工藝中，過濾是關(guān)系粘膠質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，KKF濾機(jī)的控制實現(xiàn)全自動過濾剛才控制是粘膠過濾的重要前提。

關(guān)鍵詞 KKF濾機(jī)；DCS控制系統(tǒng)；正反轉(zhuǎn)控制

前言

粘膠過濾是短纖粘膠制備過程中的重要工序。短纖原液的粘膠過濾工序，由兩道過濾組成，過濾設(shè)備數(shù)量較多。

KKF濾機(jī)是一種按深層過濾原理設(shè)計完全自動的連續(xù)過濾系統(tǒng)，其過濾和清洗均在密閉的系統(tǒng)中進(jìn)行。該濾機(jī)使用金屬燒結(jié)網(wǎng)濾材，依靠電機(jī)推動反洗活塞從濾機(jī)的一端移動到另一端完成反洗動作，清潔濾網(wǎng)。為了發(fā)揮KKF濾機(jī)的優(yōu)勢，必須要滿足較高的濾機(jī)使用率，較少廢膠量和操作便捷等工藝控制要求，以及保障設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行。

采用機(jī)群控制模式實現(xiàn)，通過綜合過濾體系結(jié)構(gòu)、控制方法、布局、現(xiàn)場操作與接口等方面特點，可實現(xiàn)對KKF濾機(jī)的高效使用。面對KKF濾機(jī)越來越大的使用規(guī)模，采用機(jī)群控制是今后必然的發(fā)展方向。

1 控制系統(tǒng)方案

1.1 控制思路

（1）掌握短纖粘膠過濾工藝要求及濾機(jī)在一、二道過濾分布結(jié)構(gòu)，確定控制系統(tǒng)的規(guī)模及網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（2）根據(jù)工藝提出的控制要求，采用西門子S7-300系列PLC組成控制系統(tǒng)，對各套濾機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分散控制，使其相互獨(dú)立，又通過工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)將各套系統(tǒng)的工藝參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)視，便于操作人員在中控室對現(xiàn)場KKF濾機(jī)進(jìn)、出口壓力、壓差、反洗時間等工藝參數(shù)實時監(jiān)控。

（3）鑒于短纖過濾控制的萬能結(jié)構(gòu)（1控5、1控4、1控3），自主開發(fā)設(shè)計一套適合1控N（N≤10）的標(biāo)準(zhǔn)KKF濾機(jī)模板程序，為工藝提供靈活的選擇控制組合方式。

1.2 目標(biāo)制定

通過現(xiàn)場工藝分布，通過軟硬件程序控制，實現(xiàn)短纖粘膠過濾工序的全自動工藝控制，使工藝高效率自動運(yùn)行。

2 技術(shù)方案

經(jīng)過對過濾工藝、布局及設(shè)備特點的了解，決定為以下方案：

2.1 KKF濾機(jī)自動控制系統(tǒng)的硬件，每套分別由現(xiàn)場控制柜、電氣控制柜和系統(tǒng)控制柜組成

現(xiàn)場控制柜主要負(fù)責(zé)進(jìn)出口壓力的現(xiàn)場顯示和反洗電機(jī)的現(xiàn)場操作。電氣控制柜主要負(fù)責(zé)反洗電機(jī)的電氣控制。系統(tǒng)柜主要負(fù)責(zé)狀態(tài)信號的采集、出口壓力調(diào)節(jié)閥的控制和反洗電機(jī)的自動控制。

現(xiàn)場壓力、反洗電機(jī)狀態(tài)、接近開關(guān)信號等信號傳輸現(xiàn)場控制柜，現(xiàn)場控制柜將工藝人員操作指令傳輸?shù)诫姎饪刂乒窈虳CS系統(tǒng)，電氣控制柜負(fù)責(zé)KKF濾機(jī)反洗電機(jī)的控制，并將信號傳輸?shù)紻CS系統(tǒng)并執(zhí)行來自DCS系統(tǒng)的命令，DCS系統(tǒng)采集到來自現(xiàn)場信號、電氣控制柜的信號，通過程序自動運(yùn)算并發(fā)出各種命令傳輸?shù)诫姎饪刂乒窈同F(xiàn)場控制柜，完成KKF濾機(jī)的控制。

現(xiàn)場控制柜負(fù)責(zé)顯示KKF濾機(jī)進(jìn)出口現(xiàn)場壓力和fanxi反洗電機(jī)的狀態(tài)和工藝人員的各種指令的下達(dá)。

電氣控制執(zhí)行來自DCS系統(tǒng)和現(xiàn)場控制柜的各種指令，執(zhí)行電機(jī)的啟停控制。

2.2 控制程序

控制系統(tǒng)采用的是西門子的PCS7。每個PLC（可編程控制器）對應(yīng)一套KKF濾機(jī)。在西門子組態(tài)軟件中，把所有的PLC組態(tài)在一個項目中，方便實現(xiàn)對機(jī)群的集中控制。

每套包括1個可編程控制器（PLC）和2個機(jī)架的信號卡件（SM）。

每臺KKF濾機(jī)由一個單臺濾機(jī)控制模塊控制；復(fù)數(shù)個單臺濾機(jī)控制模塊由一個反洗控制模塊統(tǒng)合成一套系統(tǒng)；出口壓力調(diào)節(jié)閥由壓力模塊控制。

（1）單臺濾機(jī)控制：單臺濾機(jī)控制模塊主要負(fù)責(zé)單臺濾機(jī)的反洗動作，包括左右移控制以及反洗超時報警。

（2）反洗控制：反洗控制模塊，負(fù)責(zé)判斷所轄各臺濾機(jī)是否就緒，并在達(dá)到反洗條件時，控制就緒的濾機(jī)順次反洗。反洗條件有2個：差壓達(dá)到設(shè)定值，以及反洗完成后達(dá)到設(shè)定的間隔時間。

由于每套最多控制9臺濾機(jī)，如果單臺順次反洗，每臺濾機(jī)反洗時間為40秒，則整套系統(tǒng)一次需要耗時6分鐘。為了縮短反洗的整體耗時，采用雙臺同時反洗的模式。

（3）壓力模塊：壓力模塊包括出口調(diào)節(jié)閥控制模塊、進(jìn)口壓力P1監(jiān)測模塊、出口壓力P2監(jiān)測模塊、差壓△P計算。計算出的差壓△P如果高于設(shè)定值，則給出反洗觸發(fā)信號

2.3 人機(jī)界面/DCS操作員站

把操作界面集成到DCS操作員站，不需要單獨(dú)增加操作員站。在操作員站的界面上，能監(jiān)測進(jìn)口壓力P1、出口壓力P2壓力，控制出口調(diào)節(jié)閥，給定差壓△P的設(shè)定值。并且，做曲線記錄，實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)的采集與存檔，便于分析和跟蹤KKF濾機(jī)的情況分析。

3 結(jié)束語

KKF濾機(jī)組成的機(jī)群要滿足較高的濾機(jī)使用率，較少廢膠量和操作便捷等工藝控制要求，以及安全、可靠運(yùn)行，需要綜合過濾體系結(jié)構(gòu)、控制方法、布局、現(xiàn)場操作與接口等方面特點，采用機(jī)群控制模式實現(xiàn)。

采用機(jī)群控制是今后的發(fā)展方向。我們采用全自動程序控制實現(xiàn)了粘膠過濾的連續(xù)工藝控制，提高了KKF濾機(jī)機(jī)群的效率，并降低了員工的勞動強(qiáng)度。