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聚丙烯装置生产管理及优化系统的开发

1国内外现状

化工间歇聚合反应装置国外很少，所以针对该类装置所开发的管理软件并不多见。而目前国内大部分聚丙烯装置的生产管理手段相当落后，仍然处于手工填写生产单据和统计报表的现状，使用计算机实现生产管理的也只有少数几家，从实际应用情况看，无论是管理软件的实用性还是投用率都不是特别理想。

2开发背景

化工间歇聚合反应过程是流程工业中比较典型的复杂反应过程之一。在加热升温阶段和反应初期，它是一个具有自衡能力的开环稳定过程。而在反应放热中后期，它又是一个无自衡能力的、不可逆的开环不稳定的强放热反应过程。这就给实现聚合反应自动控制带来了许多困难。2000年李平教授及侯立刚副教授为XX石化股份有限公司聚丙烯车间开发了“丙烯聚合反应过程优化控制系统”，该系统于2000年3月成功投入运行，取得了满意的控制效果【1】。但车间的生产管理水平仍较落后，为此XX石化各级相关领导决心改变现状，抛弃现有的方式，引入新的聚丙烯装置生产管理系统。

3聚丙烯工艺简介

间歇聚合反应是一个间歇操作的放热反应。比较典型的有间歇式液相本体聚丙稀生产过程和悬浮法聚氯乙烯生产过程。为使聚合反应均匀，及时传递热量，聚合釜内装有搅拌装置，热量由装在釜内的蛇管、釜外的夹套等形式的换热装置提供或移去。反应釜示意图如下所示：

图SEQ图\*ARABIC1聚合反应釜示意图

间歇聚合釜的操作流程一般包括以下4个阶段：

聚合釜投料：反应物经计量后一批或几批投入反应釜。

加热升温阶段：各种物料加完后，向釜套内通循环热水升温。原料在与催化剂充分混合的基础上，吸收热水提供的热量，当升温到一定值时，放热反应开始。

反应放热与恒温/恒压阶段：这时关闭热水系统，切换到冷水系统。以循环水（冷水）流量为控制变量，实施聚合反应恒温/恒压控制。

回收及放料阶段：反应达到预期要求后，停止反应，出料，清釜。然后重新投料，再次进行反应。

4软件开发环境

基于工业控制软件追求稳定，可靠的原则，选择Windows2000操作系统作为BatchSPC的开发、运行平台。

VisualC++开发工具自诞生以来，就一直是Windows环境下最主要的应用开发系统。它不仅是C++语言的集成开发环境，而且与Win32紧密相连。作为面向对象程序设计语言的典范，VisualC++以它的灵活性著称，它能够创建运行速度很快的代码。

VisualC++的功能强大，编程中指针的使用无处不在，这样就很容易出现对指针的错误使用。而且在使用GDI时，很容易遗忘释放内存资源造成内存泄露现象。VC++的调试工具虽然强大，但为了加快开发速度，选用了Compuware公司的DevPartnerStudio6.6作为辅助调试和系统测试工具。

版本控制工具：VisualSourceSafe6.0。

5系统设计

5.1系统组成

系统由YS-170调节器和工控机构成由“基本控制层(YS-170)”和“上位控制层(工控机)”组成的经济适用型集散控制系统。上位控制层又由分别承担控制和管理任务的两台工控机通过网卡连接组成。控制机主要实现所有聚合釜的先进控制和一般管理任务。管理机主要完成生产管理和优化指导工作。

在基本控制层，一台YS-170调节器单独控制一台聚合釜。上位控制层可通过RS-485通讯接口对基本控制层进行监视与控制。同时基本控制层保持其独立性，当不进行通讯时，YS-170仍能完成其正常控制过程。为便于监视和操作，在控制机中安装了一块多屏显示卡，以支持两台大屏幕显示器来分别监视不同的状态画面。

5.2软件结构

BatchSPC的结构下图所示：

图SEQ图\*ARABIC2BatchSPC结构图

5.3数据通讯

BatchSPC与BatchAPC之间通过二块网卡进行数据通讯，选用Windows下得到广泛应用的、开放的、支持多种协议的网络编程接口Winsock来实现数据通讯。

Winsock定义了三种类型的套接字：流式套接字、数据报套接字和原始套接字。

流式套接字采用的是TCP／IP协议，它提供了双向、有序、无重复且无记录边界的数据流服务，其特点是通信可靠，对数据有校验和重发的机制，适合大量数据传输。鉴于流式套接字的特点，数据通讯使用流式套接字完成。

数据通讯包括两个部分：一部分是服务器端（BatchAPC），主要用于接收客户端（BatchSPC）的连接请求，定时向客户端发送数据。另一部分是客户端的应用程序，主要用于申请连接到服务器，接收服务器送来的数据。设计的主要步骤如下：

创建套接字：创建用于侦听的服务器套接字，并开始侦听;

创建客户端套接字：创建客户端套接字，并向服务器发送连接请求;

建立连接：服务器收到客户端请求，接收请求并建立连接;

数据传输：建立连接后，