高性能樹脂智能化工廠建設項目分析

李錦強

（廣西鼎弘樹脂有限公司，廣西 左市 532200）

廣西鼎弘樹脂有限公司年產3 000 t高性能樹脂綜合加工項目，投資4 000萬元（固定資產投資3 000萬元，流動資金1 000萬元），建設6 431 m2的廠房，主要有中試車間、配電房、導熱油爐房、加氫車間、加氫控制室、綜合樹脂車間、倉庫、綜合樓等設施，購置生產線的相關設備和德國西門子S7-1500PLC（可編程邏輯控制器）、浙江中控JX-300XP分散式控制系統（Decentralized Control System，DCS）、浙江中控生產信息管理系統（Production Information Management System，PIMS）、浙江力諾自動閥及一批智能儀表等關鍵設備及控制系統，實現制氫、氫化、酯化、加成等全過程數字化智能化控制和生產，整個制造過程品質得到完全可控，產品實現100%全檢能力[1]；集成過程控制系統（Process Control System，PCS），PIMS與企業資源計劃（Enterprise Resource Planning，ERP）系統，最終建成全公司各生產經營環節的計算機網絡化集成應用智能系統。

1 項目構成

1.1 建成以PCS為代表的基礎自動化層

該層主要在制氫工段和氫化車間、綜合樹脂車間建成由德國西門子公司S7-1500PLC、浙江中控JX-300XP DCS、現場智能儀表和浙江力諾氣動調節閥、視頻監控、電話等組成的生產自動控制系統，可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及信號報警等各項功能，實現生產過程的數字化、自動化和集中控制。

1.2 建立統一實時的數據庫平臺

采用浙江中控PIMS作為生產執行系統，在中控DCS控制系統增加OPC數據服務器和歷史數據服務器，把制氫西門子PLC控制系統、中控DCS系統、視頻監控及電話系統進行數據集成，建立統一實時的數據庫平臺，通過過程信息網絡對全廠控制系統進行統一平臺監控，對各系統的生產流程圖、趨勢圖、報表、報警界面統一管理，實現工廠生產調度、生產計劃與統計管理、設備管理等功能，并實現遠程實時瀏覽及Web實時發布，支持互聯網局域網訪問，公司管理層可以隨時通過網絡了解生產實際情況，以便做出正確的決策。

1.3 建成以ERP（企業資源計劃系統）為代表的企業生產經營優化層

該層通過建成高速光纖連接的局域網，在管理層網絡計算機部署企業ERP，并與浙江中控的PIMS系統集成，實現生產管理信息化與業務管理一體化，平臺一體化，實現生產管理、計劃管理、銷售管理、采購管理、倉庫管理、人事管理等功能，為企業決策層及員工提供決策運行手段的智能管理平臺。

2 具體實施方案

（1）在制氫車間采用德國西門子的s7-1500plc系統，該系統由可編程控制器（SIMATIC S7-1500+200SP系列PLC）和1臺操作站、1臺工程師站組成，與現場智能儀表一起實現對制氫工段裝置的高度自動化管理和控制。

氫氣是加氫工段重要的工藝原料，易燃易爆且難于儲存和運輸，必須自己生產才能降低生產成本。

制氫工序流程長，過程連續，采用PLC程序控制保證了工藝可控，達到節能、高效、產氣純度高的目的。PLC控制系統控制如圖1所示。

圖1 PLC控制系統控制

（2）在歧化、酯化、加氫、蒸餾等工序，因工藝復雜，工序多，控制參數各式各樣，且距離分散，分成幾個車間，只有采用DCS系統才能達到良好的控制目的。我們采用國內先進的浙大中控JX-300XP DCS控制系統，對各個工序的溫度、壓力、流量、液位等參數進行采集和優化控制，使得整個生產過程處于最佳狀態，極大地提高了生產效率和產品的質量。控制系統如圖2所示。

圖2 控制系統

系統配置一臺工程師站，兩臺操作站，其中一臺作為制氫車間操作站，一臺作為綜合樹脂車間操作站，工程師站和操作站通過高速冗余工業以太網SCnet 與系統柜內的JX-300XP控制站進行高速的數據傳輸交換，通過JX-300XP IO模塊與現場儀表、執行器完成各個工藝參數讀取及調節輸出。具體的控制功能如下：①可選擇的自動/手動/現場3種控制方式。② 畫面動態顯示系統的運行狀態以及工藝參數。③ 自動記錄和保存工藝參數、系統運行參數和歷史事件。④PID智能調節。⑤安全操作分級控制等。

（3）建立PIMS系統，在中控DCS控制系統增加PIMS數據服務器和歷史數據服務器，把制氫西門子PLC控制系統、中控DCS系統、視頻監控及電話系統進行數據集成，建立統一實時的數據庫平臺，對全廠控制系統進行統一平臺監控，對各系統的生產流程圖、趨勢圖、報表、報警界面統一管理。同時與企業ERP對接，以統一數據管理，統一通信、統一平臺，有機地整合、優化各種獨立、分離的產品與技術，發揮其產品、技術體系的最大功能，從而產出最大效益，并實現遠程實時瀏覽及Web實時發布，支持互聯網局域網訪問，公司管理層可以隨時通過網絡了解生產實際情況，以便做出正確的決策。PIMS系統如圖3所示。

圖3 PIMS系統

（4）建成以ERP（企業資源計劃系統）為代表的企業生產經營優化層。該層通過建成高速光纖連接的局域網，在管理層網絡計算機部署企業ERP，并與浙江中控的PIMS系統集成，實現生產管理信息化與業務管理一體化，平臺一體化，實現生產管理、計劃管理、銷售管理、采購管理、倉庫管理、人事管理等功能，為企業決策層及員工提供決策和運行手段的智能化管理平臺。

公司ERP系統主要包括：生產管理、供應鏈管理、財務管理、決策支持四大體系。

3 結語

智能工廠的建設，使得公司生產效率提高20%以上，運營成本降低了25%，產品生產周期縮短30%，產品不良品率降低了25%，能源利用率提高了12%。