1 项目背景介绍

聚丙烯酰胺（PAM）是丙烯酰胺均聚物或与其他单体共聚而得聚合物的统称，在石油开采、水处理、纺织、造纸、选矿、医药、农业等行业中具有广泛的应用，有“百业助剂”之称；高吸水性树脂是新开发的一种含有强亲水性基团并具有一定交联度的功能性高分子材料，广泛应用于医疗卫生、建筑材料、环境保护、农业、林业及食品工业。

2 项目目标与原则

聚丙烯酰胺生产需要经过发酵，水合等工艺，再经过干粉车间和乳液车间相关工艺，生产阶段性成品聚丙烯酰胺；高吸水性树脂经过混料，聚合反应，造粒，干燥，研磨，后处理到产出成品。

山东某新材料有限公司作为本行业生产规模位居前列的生产厂家，在生产控制方面全面实现自动化，使用杭州优稳UW500a系统，实现全厂各生产线集中控制，集中管理。

3 项目实施与应用

全厂控制站规模DCS硬件点34000余点，GDS硬件点500余点，SIS硬件点400余点，聚丙烯酰胺生产线主要生产车间有发酵车间、水合成品车间、和干粉车间、乳液车间，高吸水性树脂生产线主要生产车间有树脂车间，系统通过工业以太网与工程师站和操作员站连接，通过控制站与调节阀、给料泵、电机、压力传感器、液位传感器、温度传感器和电磁流量计等执行器与传感器连接，从而实现了全厂全流程生产线的过程控制与数据管理。

全厂配操作站34台，系统组态编程软件UWinTech Pro1.07a，控制站通过冗余工业以太网交换机与操作站相连，DPU、Cnet、Snet、电源模件也均冗余配置。按工段设置分站，实现分散控制与连锁回路同站，操作站集中监控，全厂信息共享。

控制站配置如下：

控制方案：

项目规模庞大的同时，全厂各车间自动化率也很高。

发酵车间，涉及生物菌发酵，除了对温度压力等要求很高之外对流程的清洁度要求也很高，因此通过和用户交流，我们做了大量的自动程序来实现管道、反应釜等各生产阶段的消杀程序，保证全流程环境清洁；全流程控制、保护以及生产报表生产均实现自动，极大的减少人员操作量同时降低人员失误操作率。

下图展示发酵车间部分顺控操作界面以及报表生成界面：

水合车间，作为发酵车间产出物的进一步处理工段，有超滤，纳滤，精制等工艺，在超滤和精制的控制上，使用UW500a系统，实现自动控制；纳滤使用5151S_S02，通过下位机TCP通讯和相关控制设备连接，实现稳定的远程控制以及监视。

超滤工艺如下图所示：

精制工艺如下图所示：

纳滤工艺如下图所示：

干粉和乳液车间，作为产出阶段性产品的生产车间，对自动化率的要求更高，因为控制效果直接影响产品质量和产量；

干粉车间，生产线复杂，特别是聚合工艺，原料多，反应釜多，控制设备和监控参数更多，因此我们和用户仔细沟通，实现了聚合工艺全自动生产，最大程度减少人员操作量。

聚合工艺如下图所示：

乳液车间生产对控温要求严格，因此和用户沟通工艺后，选用上升0.01℃所用时间作为控制变量，实现温度精确控制，

乳液控温部分程序如下图所示：

树脂车间作为高吸水性树脂全流程生产车间，经过混料，聚合反应，造粒，干燥，研磨后处理到产出成品，各个工艺阶段均有生产保护联锁，在操作频率较高的混合和聚合工段实现自动化，操作员只需设定好参数，点击启动即可实现一键混料，程序面板如下图所示：

聚合工艺如下图所示：

4 效益分析

该控制系统投用之后，系统的功能完全满足了用户的要求。自各个车间投用以来，控制系统运行稳定可靠，自动化程度高，同时保护联锁完备，减少用户操作员操作频率的同时实现生产保护，兼顾生产和安全，该系统深得用户的好评。