褚颖

（安徽皖维高新材料股份有限公司，安徽 巢湖 238000）

聚乙烯醇缩丁醛（PVB）树脂是聚乙烯醇（PVA）与丁醛的缩合物，呈白色粉末状，可溶于醇类、酮类、氯代烃类、芳烃类，极易溶于醇-苯混合溶液，具有较高的透明度、耐寒性、耐冲击性和耐紫外线性能；对金属、玻璃、木材、陶瓷、纤维制品等具有良好的粘结力。PVB树脂最大的用途是以高粘度PVB树脂为原料，加工成PVB薄膜以作为汽车风挡玻璃和建筑安全玻璃的夹层（中间膜）。随着国内汽车工业快速发展和高层住宅的大量涌现，国内对安全玻璃的需求有了很大的提高。由于PVB 生产方式大多为间歇式，每釜产品间的质量无可避免地存在着细微的差别，而由于PVB中间膜的生产对PVB粉料的质量要求很高，因此很有必要根据对每批产品的质量分析结果，选择不同批次的产品进行均匀混合，以达到最终产品质量要求。因而PVB 粉料的均化过程在整个胶片级PVB树脂生产中具有十分重要的地位及作用。

安徽皖维集团有限责任公司在其10 kt/a 的胶片级PVB 树脂生产装置中，采取了PVB 均化工序，以确保每批出厂产品内在质量的稳定。该套设备生产厂家提供的控制方案是在现场配置一套独立的PLC控制系统，完成其全部逻辑控制。鉴于PVB 生产装置已采用杭州和利时公司生产的DCS系统进行全过程控制，且系统机笼有富裕卡槽位置，只需再增购部分I/O 卡件就能满足该系统需求，同时考虑到整套装置的控制关联性（如生产批号的有效传递、气流干燥和PVB 风送的衔接等）较高，因此将该部分设备的控制功能转移至DCS系统中完成。按照控制功能的要求，我方在签订设备技术协议时取消了配套的PLC控制系统，决定将风送均化顺控程序逻辑放在DCS中来实现。

1 工艺流程简述

PVB产品气流输送及均化系统由4台PVB中间称重罐（原属于气流干燥工序，设备号V1701～V1704），3台12路待分析罐（也称批量罐，下文均称为批量罐，设备位号V1705～V1707，每台有12个批量小仓01～12），2台均化罐(设备位号V1708～V1709)及相应的配套设备等组成。反应生成的PVB粉末经水洗、气流干燥、筛分后进入相应的PVB中间称重罐，然后经管道风送至PVB批量罐中。当三个PVB批量罐中储存有至少12～15批料后，就可以进行均化操作。均化操作的规定是每次选择6批料，从每个批量罐中最多一次只能选择三个仓（即三个生产批号的产品），经气力输送至均化罐。当所送6批料全部进入均化罐后，关闭输送管线上的相应阀门，开启均化罐底阀，循环管线开始按设定时间进行连续循环均化混合。PVB气流输送工艺流程见图1；PVB均化工艺流程见图2。

图1 PVB气流输送流程图

图2 PVB均化工艺流程图

2 气流输送及均化程序设计

气流输送及均化系统主要电气、仪表设备由4套称重系统、42台固体料位计、2支一体化铂热电阻、14台脉冲式反吹电磁阀、49 台气动闸板阀、4 台T 型气动换向阀、36个电磁式接近开关、11台电动旋转下料阀、3台电动旋转布料器、2台罗茨风机等组成。通过DCS顺控逻辑程序可实现以下控制功能：相关控制设备的联动和单动控制、批量罐小仓的自动选择、相关设备和阀门的联锁、工艺条件的联锁等。风送程序和均化程序为平行独立运行，所有的控制设备均具备自动和手动两种模式，使得程序在调试时简单方便，同时在实际生产应用时具有灵活的可操作性。

2.1 PVB气流输送顺控设计

首先选择需要送料的PVB 称重仓（V1701～V1704）及接收的批量罐（选罐原则：依次选择V1705、V1706、V1707批量罐，每个批量罐由12个小仓组成）。罐选择好后，系统自动轮询该批量罐是否有空仓（选仓原则：1～12 号仓，按序号从小到大依次选择，只有显示空仓时，才能被选中）。选中可用仓后，该罐的旋转布料器自动启动，布料口旋转至该仓后停止（由电磁式接近开关检测位置），自动调整批量罐顶部T 型三通换向阀（POV-705.13～POV-707.13）至该罐进料位置。以上条件都成立，风机启动，当风温低于设定的允许风送温度时，自动打开选择的PVB 称重罐下料阀（RV-1701～RV-1704）、气动插板阀（POV-1701～POV-1704）开始送料。当选择的PVB 称重罐指示值小于5 kg 时（WT-1701～WT-1704），延时50 秒，关闭相应PVB 罐下料阀（RV-1701～RV-1704）,下料阀停止运行后，关闭气动插板阀（POV-1701～POV-1704）,气动插板阀关闭后，停止风机运行，复位三个批量罐顶的T 型三通换向阀（POV-705.13～POV-707.13）到初始状态，结束送料过程，其控制逻辑如图3所示。

图3 PVB风送逻辑框图

程序自动选批量罐原则：依次选择V1705、V1706、V1707（一次只能选择一个批量罐），在选中的批量罐中，按序号由小至大依次选取罐内小仓（如：V1705-01空时不得选V1705-02，一次只能选取一个小仓），同时只有该小仓料位计显示低料位时才能被选中。

2.2 PVB批量均化顺控设计

当三个批量罐中储存有12～15批料后，首先在参数设置面板中选择均化罐、批量罐小仓和连续均化时间并确定，程序自动开启罐顶换向阀(POV-708.13)至所选目标均化罐的进料位置，自动启动风机运行。风机运行30秒后，判断风温是否满足送料要求，满足则自动开启所 选 小 仓 的 底 阀（POV-705.1～POV-705.12，POV-706.1～POV-706.12，POV-707.1～POV707.12），当所选仓的底阀全部打开，且未选中的仓底阀均处于关闭状态时，自动开启批量罐底阀（POV-705.14～POV-707.14）。底阀开启后，启动批量罐旋转下料阀、反吹电磁阀，当所送小仓低料位时，延时30秒关闭小仓底阀，批量罐所选小仓仓底阀均关闭后，延时1分钟停止该批量罐底部旋转下料阀运行。下料阀停止运行后，关闭批量罐底阀。当所有选择的批量罐底阀均关闭后，自动开启均化罐罐底均化阀（POV-708.2～POV-709.2，POV-708.1C～POV-709.1C）,旋转下料阀（RV-1708RV-1709）和反吹阀（SOV-1708/SOV-1709）,开始再均化过程，再均化计时，计时时间到关闭罐底均化阀，延时1分钟停下料阀和反吹阀，经延时2分钟后停止风机运行。风机停止后复位罐顶换向阀结束均化程序，其控制逻辑如图4所示。

均化批量罐选仓原则：每次均化选择6 批料，每个批量罐选仓数不得大于3个。

3 风送及均化程序DCS程序设计及逻辑方框图(图3、图4)

图4 PVB均化逻辑框图

我们和成套设备提供商一起讨论了整个控制方案，为了便于程序调试，所有仪表阀门及电气设备都具备手动（单动）和自动（程序联动）两种控制模式，并在设备开停出现异常时可进行报警，同时根据工艺流程情况编制了顺序控制逻辑框图，然后按确认的逻辑框图在DCS 系统中采用SFC（顺序功能块图）结合ST结构化文本语言来编写顺控程序，用来实现PVB 风送和均化的全过程自动化控制，以取代原PLC 控制系统。

4 结束语

根据安徽皖维集团公司10 kt/a 的膜级PVB 装置工程的实际情况，详细工程设计没有单独采用PLC，而是利用DCS控制系统的部分卡件，借用操作站中的两个画面，在只增加少量硬件（主要为增加了部分的I/O 卡件）的基础上，以灵活简单的组态和较低的成本实现了PVB树脂的风送和均化顺序控制过程。经过6个月的使用，工艺人员及操作者都反映画面清晰，操作方便，便于管理，效果很好，主要表现在：①提高了生产效率，降低了员工的劳动强度；②提高了产品成品质量，尤其是成品质量的稳定性；③由于实现了生产批号的全过程有效传递和管理，提高了对产品质量的可追溯性。