[发明专利]一种反应釜多模联合控制方法及系统

说明书

本发明提供了一种反应釜多模联合控制方法及系统，该系统包括：反应釜，用于进行产品工艺生产；控制中心，用于显示反应釜中的各项参数，以及设置反应釜中的温度及压力参数；所述反应釜中包括温度控制模块、压力模块、液体物料进料模块、物料转移模块、固体物料进料模块、滴加模块、取样模块、搅拌模块、冷却模块、PID控制器；所述温度控制模块预测下一时刻的反应釜内温度；所述压力模块预测下一时刻反应釜内压力；所述PID控制器基于所述温度预测单元、压力预测单元的结果，控制所述冷却模块中的冷却液流量。本发明能够很好地适应特定的化工工艺流程，大大降低了实际生产成本，并且整体对于扰动的抑制效果明显，能够优先满足主要控制目标的实现。

技术领域

本发明涉及化工领域生产线工艺优化及控制，特别是涉及应用在反应釜多模控制的化工生产线相关的联合控制系统及方法。

背景技术

反应釜是一种化工工艺生产线中常用的重要设备，通过对反应釜的结构设计、控制设计与参数配置，实现工艺要求的工艺流程要求，反应釜是一种具有强非线性的化学反应器，是化工生产过程中的核心设备。控制性能的好坏直接影响生产效率和产品质量。反应釜属于一种高度综合的反应容器，其中包含了温度、压力、力学、反应物及产出物的控制等重要参数的监测与调节。在目前市场上，大多数厂家及科研机构多致力于CSTR控制相关的反应釜控制方法的研究，但是由于其研究重点集中在控制系统本身的参数调节上，使得控制系统的设计越来越复杂，单纯考虑控制目标的控制方法虽然保证了产品质量，但是忽略了经济效益，从长远来看对工厂生产不利，因此至今对其仍未有较为统一的控制理论。

另外，在现有的技术中，例如对反应釜中的温度及压力同时进行联合控制，很多厂商为降低控制的复杂度，并节约成本，在反应釜压力控制中，采用负压抽取的方式，通过加装的额外水循环系统，控制反应釜中的温度，从而同时达到一定的压力控制目标，很多工厂采用该类方法时，还停留在凭借操作员手动缓慢调节机械阀在一定的时间内完成反应釜负压抽取的水平，这种方法不但增加操作人员的操作复杂度，且精确度太低，无法满足高要求化工工艺的生产要求。而常规的PID控制，则是通过采集负压信号，对电机中的变频器进行PID控制，但是，这种常规的PID控制方法滞后严重，速度慢，不便于精准控制。

此外，现有的较为认可的滚动时域状态估计器方式，虽然能够去除掉反应釜控制中的大量约束系统的无效干扰信息，将状态估计问题转化为固定时域长度的优化问题，但是，反应釜中的大量参数及时长的设置，又会影响估计的准确度，但是，在实际生产中，时域的设置不能是无限的，需要考虑生产效率、资源消耗情况等，因此，虽然该方法理论上具有较多优势，但是在应用到实际中时，还需要进行大量的调整，不能满足实际生产上的需求。

因此，设计一种优化的多参数联合控制的反应釜，并基于其相关的控制方法，优化反应釜参数，以满足实际化工生产中的效率需求与反应釜精确控制需求，是一项亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种反应釜多模联合控制方法及系统，能够实现反应釜参数的及时及准确控制，以满足实际生产中的需求。具体而言，本发明提供了以下的技术方案：

一方面，本发明提供了一种反应釜多模联合控制系统，所述系统包括：

反应釜，用于进行产品工艺生产；

控制中心，用于显示反应釜中的各项参数，以及设置反应釜中的温度及压力参数；

所述反应釜中包括温度控制模块、压力模块、液体物料进料模块、物料转移模块、固体物料进料模块、滴加模块、取样模块、搅拌模块、冷却模块、PID控制器；

液体物料进料模块包括液料传感器，用于检测液体进料量数据；

固体物料进料模块包括固料传感器，用于检测固体进料量数据；

所述温度控制模块包括温度传感器，以及温度预测单元，所述温度预测单元用于预测下一时刻的反应釜内温度；