前言
富士电机于1975年10月发布DCS系统，是世界上最早研发出DCS系统的厂家之一。AX-2000集散控制系统是富士的第五代产品系统，是开放的新一代综合控制系统，智能可靠的Process I／O 单元同时也被横河的CS3000系统所采用。AX-2000系统具有良好的控制性能、实时灵活的通讯能力、直观清晰的人机接口，系统扩展方便，获得用户较高评价。目前AX-2000系统广泛应用与钢铁、化工、纸业、学校、医院、汽电共生、发电厂等过程。
台塑企业自1954年起，即投入PVC相关过程的生产，历经五十余年之努力，目前ＰＶＣ粉年产能已达二佰八十七万吨，不仅是台湾最大生产厂商，且是世界上最大的ＰＶＣ粉生产厂商之一。为争取大陆内销市场，台塑企业积极进行大陆布局，并于大陆宁波经济技术开发区规划一石化专区。台塑集团离子膜烧碱产能达235万吨/年，其中最大的装置为120万吨/年。整厂的自动化控制采用了AX-2000系统，本系统有效融合了高可靠性的技术和符合当代自动化发展要求的通用技术，既能发挥开放性系统优点又能有效避免开放性系统缺点。
系统生产工艺概述
1.1 概述
离子膜制碱工艺是以离子膜的选择渗透性为基础的一种制碱方法，它具有节能降耗、生产出的产品质量高等特点。离子膜制碱生产主要包括盐水、电解和脱氯3部分。通过化学处理方法制备的一次精制盐水经过碳素管过滤器再次脱除盐水中所含的固体悬浮物，送人离子交换塔进一步脱除盐水中的多价阳离子制成二次精制盐水；电解工序也可划分为3个部分：阳极液循环部分、阴极液循环部分、电解部分，阳极液循环将二次精制盐水加酸后连续不断送人电解槽用以保持电解盐水的浓度，同时将电解生产出来的氯气送到下游工序；阴极液循环将保持恒定浓度的成品碱送至贮槽，并将电解生产的H，送至下游工序；电解后的淡盐水送至脱氯工序脱除游离氯后送化盐工序。离子膜法烧碱生产对工艺参数要求严格，要求二次盐水所含Ca、Mg、Fe、AI、Ni离子的质量浓度分别为0．02 mdL以下，氯气和氢气的纯度大于99％，严格的工艺指标对控制提出更高的要求。
1.2 工艺特点
在工业常规控制中，应用最常见的是PID 控制，在DCS系统中，要把PID控制进行离散化处理，以便实现计算机控制。在化工生产中，温度、压力、流量通常采用PID调节控制已能满足工艺要求。而离子膜制碱生产中盐水的pH 值调节，由于存在系统反馈滞后的影响，常使控制产生扰动，使pH值难以整定。在离子膜制碱生产中，二次盐水工序的树脂塔吸附、再生过程按照预计设定的时间实现自动控制。在离子膜法电解工艺中，入槽盐水和入槽纯水的流量需要严格控制。电槽气相压力的控制是电槽最关键的控制，电槽的运行压力和阴、阳极的压差要求非常稳定，避免电槽压差波动引起的膜的机械损伤。离子膜制碱工艺过程十分复杂，对控制方面提出了很高的要求。如果某些工艺参数出现异常，而不能及时得到控制，会对整个装置造成破坏性影响。为了确保电槽的安全运行，需要在生产装置中设置了一系列联锁动作系统，无论工艺、电气、仪表三个方面哪一方出现事故状态，都可以通过联锁系统自动切断电解槽直流供电，关闭加盐酸阀，保护电槽和离子膜的安全。
2、自动控制系统组成
图1 控制系统示意图
3、系统各部分功能
该系统采用中央监视和分散控制的原理。
数据库站(ADS－PC2000)——对数据库进行一元化管理。
操作站(AOS－PC2000)——用于设备监控。
控制站(ACS－PC2000)——用于设备控制。控制站通过有效结合EI(电气和仪表)两种机能结构。能自由提取在监视控制系统中存储数据，想得到的数据可随时被取出。
控制局域网(FL—net相对应)，用于连接控制站，数据库站，操作站，形成网络，使得数据得以传输。
另外，系统与商用软件包相连也很简单，能实现信息的高效率使用。
4、系统控制功能
碱氯厂/盐仓NaOH制程
自动控制系统
4.1.盐水质量控制系统
沉降过程添加剂及沉降后杂质控制
悬浮物浓度控制(二段过滤)
活性碳过滤控制
钠镁离子浓度控制(树脂塔)
4.2. 电解系统控制
整流器及极化整流器联机控制
槽电压(大槽)电流自动升降载控制
32%液碱浓度控制
阴、阳极液压差控制(氢氯气压力平衡)
阴/阳极液循环系统
电解槽效率最佳化
槽电压(小槽)电流、电压监视系统
4.3. 氯气质量控制
a.氯气冷却/干燥控制系统
4.4. 氢气质量控制
氢气压缩控制系统
氢气纯化控制系统
4.5. 盐酸炉自动点火过程控制
a.盐酸合成控制系统
4.6. 液碱浓缩成品质量控制
4.7. 气体侦测系统
4.8. 废气处理系统
a.废气吸收/海波系统
4.9. 碱氯厂/盐仓NaOH制程
参数演算连锁控制系统
a.工业盐出料需求演算
b.添加物需求演算
c.悬浮物及钠镁离子脱除程序自动化
d.电解槽电力配置演算
4.10. 单组件及仪表设备控制
4.11. 与DCS/PLC(L1)及特殊仪器(LO)通信
4.12. 与其它计算机系统通信
4.13. 制程数据收集/纪录功能
5、系统应用的效果
AX系统运转稳定正常，系统各项功能按照设计方案即全部投人自动运行，其控制精度和稳定性完全满足生产的要求。
参考文献：