一種模糊控制的聚合釜溫度的全自動控制方法
2023-06-01 07:07:26 1
專利名稱：一種模糊控制的聚合釜溫度的全自動控制方法
技術領域：
本發明屬於工業自動化控制領域，具體的說是一種用模糊控制技術對聚合反應中的聚合釜的溫度進行全自動控制的方法。
(二).背景技術在化工生產過程中，常用聚合釜對有機化合物進行聚合反應。由於在聚合反應過程中有大量的聚合熱產生，需要對其進行控制，以保證生產和產品質量的穩定。而長期以來在化工生產過程中的聚合釜的聚合反應，採用人工操作的方法，由於聚合釜中釜溫受化學原料、配方比例、投料準確等因素的影響，並且聚合過程中反應速度變化極快，釜溫控制非常困難，常常使產品質量不穩定，時有廢料出現，並且工人勞動強度大。
(三).發明內容本發明的目的，是提供一種模糊控制的聚合釜溫度的全自動控制方法。它採用自動控制方法，能穩定地控制聚合釜的釜溫，提高產品質量和產量，杜絕出現廢料，並且能降低工人的勞動強度。
為達上述目的，本發明利用模糊控制理論用工業控制機跟蹤聚合釜中物料在聚合反應中的溫度變化，對聚合釜中的聚合反應溫度進行控制，其特徵在於在可編程序邏輯控制器(PLC機)中設立反應周期程序控制器、釜溫控制器、攪拌速度控制器和鹽水控制器，通過釜溫梯度變化判斷是否活化，並自動設置相應反應周期的期望溫度，調節反應釜的攪拌速度和冷卻鹽水的流量，以控制調節釜溫。
在釜溫控制器中設置偏差因子、變化率因子、預測因子、滯後因子，其中偏差因子是指偏差因素在釜溫控制器輸出中的控制分配，變化率因子是指變化因素在釜溫控制器輸出中的控制分配，預測因子是指預測因素在釜溫控制器輸出中的控制分配，滯後因子是指決定釜溫控制器輸出節奏的因子；釜溫控制器中有所述各種因子算法；在鹽水控制器中設置冷卻鹽水溫度決策表和輸出因子，其中輸出因子是指釜溫控制器在輸出攪拌中的控制分配。
用以下方法對聚合釜溫度、攪拌器和鹽水流量進行控制(1).在釜溫控制器中設定釜溫達到的期望值SP與釜溫的實際測定值為PV進行比較得到釜溫偏差FE，輸入語言變量為釜溫偏差FE和釜溫偏差變化率DFE，輸出語言變量為輸出增量ΔU其中FE＝PV-SP，PV為實際測定值，SP為設定值DFE=FE2-FE1T,]]>T為控制周期輸出增量ΔU與輸出因子進行計算得到輸出值U，分別送到攪拌比較控制器和鹽水控制器中；(2).攪拌比較控制器將得到的輸出值U作為攪拌速度的設定值SP′與攪拌速度的實際值PV′進行比較，得到ΔU＝PV′-SP′，將ΔU用步進尋優調節方式調節變頻調速器，以調整電機的轉速，控制攪拌器的攪拌速度；(3).鹽水控制器將釜溫控制器輸出值U和鹽水入口的溫度作為輸入，經冷卻鹽水溫度決策表得到輸出軸U′，控制鹽水閥的開度，以控制鹽水的流量。
反應周期程序控制器捕捉溫度變化的每一個條件，以判斷釜內物料反應處於所在的周期和是否活化，自動設定不同釜溫期望值和相應的釜溫控制器的多種控制因子。
釜內物料在反應初期時，當開始出現連續升溫時即為活化。
本發明的有益效果是採用模糊控制和人工智慧技術，實現聚合生產的全過程的自動化控制(如氯丁橡膠聚合生產)，使其聚合過程釜內溫度控制達到工藝要求，能保證產品的質量和產量，杜絕出現廢料，提高生產自動化水平，並且操作簡單，大大降低工人的勞動強度。
下面以氯丁橡膠聚合生產過程為例，結合附圖對本發明做進一步的說明。但本發明不僅限於這些例子。
(四).
圖1為本發明的控制系統方框圖；圖2為本發明的工藝流程圖。
(五).具體實施方式
參見圖1和圖2。在可編程序邏輯控制器(PLC機)中設立釜溫控制器、攪拌速度控制器和鹽水控制器，用以下方法對聚合釜溫度、攪拌器和鹽水流量進行控制1.在釜溫控制器中設定釜溫達到的期望值SP與釜溫的實際測定值為PV進行比較得到釜溫偏差FE，輸入語言變量為釜溫偏差FE和釜溫偏差變化率DFE，輸出語言變量為輸出增量ΔU，其中FE＝PV-SP，PV為實際測定值，SP為設定值DFE=FE2-FE1T,]]>T為控制周期表1.將各語言變量的基本論域定為以下7級 為使控制器具有一定的魯棒性在其中設置了以下幾個因子在釜溫控制器中設置偏差因子、變化率因子、預測因子、滯後因子，其中偏差因子是指偏差因素在釜溫控制器輸出中的控制分配，變化率因子是指變化因素在釜溫控制器輸出中的控制分配，預測因子是指預測因素在釜溫控制器輸出中的控制分配，滯後因子是指決定釜溫控制器輸出節奏的因子。
將測得的釜溫偏差FE用偏差因子算法計算、釜溫偏差變化率DFE用變化率因子計算後，修正的釜溫偏差FE和釜溫偏差變化率DFE和滯後因子算法(用滯後因子算法作為步進調節的時間間隔段)、預測因子算法(用預測因子算法對釜溫控制器的變化提前作出反應)經模糊運算，根據表1的控制規律得到輸出增量ΔU值的變化大小，控制器輸出量U(K)＝U(K-1)+ΔU，K為當前時刻，輸出增量ΔU與輸出因子進行計算得到輸出值U，分別送到攪拌比較控制器和鹽水控制器中；
2.攪拌速度控制器將得到的輸出值U作為攪拌速度的設定值SP′與攪拌速度的實際值PV′進行比較，得到ΔU＝PV′-SP′，速度控制器得出U(K)＝U(K-1)+ΔU，K為當前時刻，用輸出U調節變頻調速器，以調整電機的轉速，控制攪拌器的攪拌速度。
3.在鹽水控制器中設置冷卻鹽水溫度決策表和輸出因子，其中輸出因子是指釜溫控制器在輸出攪拌中的控制分配。鹽水控制器將釜溫控制器輸出值U和鹽水入口的溫度作為輸入，經冷卻鹽水溫度決策表得到輸出值，再將輸出因子與輸出值進行計算，得到修正後的輸出值U控制鹽水閥的開度，以控制鹽水的流量，其控制規律如表2所示。
表2.鹽水流量控制規律 反應周期程序控制器捕捉溫度變化的每一個條件，去掉虛假變化得到真正的溫度變化趨勢，以判斷釜內物料反應處於所在的周期和是否活化，自動設定不同釜溫期望值和相應的釜溫控制器的多種控制因子。
上述活化的判斷方法為當釜內物料在反應初期時，由於物料在等待反應，故此時釜內溫度較低，當反應開始出現連續升溫時即為活化。
權利要求
1.一種模糊控制的聚合釜溫度的全自動控制方法，利用模糊控制理論用工業控制機跟蹤聚合釜中物料在聚合反應中的溫度變化，對聚合釜中的聚合反應溫度進行控制，其特徵在於在可編程序邏輯控制器(PLC機)中設立反應周期程序控制器、釜溫控制器、攪拌速度控制器和鹽水控制器，通過釜溫梯度變化判斷是否活化，並自動設置相應反應周期的期望溫度，調節反應釜的攪拌速度和冷卻鹽水的流量，以控制調節釜溫。
2.根據權利要求1所述的一種模糊控制的聚合釜溫度的全自動控制方法，其特徵在於在釜溫控制器中設置偏差因子、變化率因子、預測因子、滯後因子，其中偏差因子是指偏差因素在釜溫控制器輸出中的控制分配，變化率因子是指變化因素在釜溫控制器輸出中的控制分配，預測因子是指預測因素在釜溫控制器輸出中的控制分配，滯後因子是指決定釜溫控制器輸出節奏的因子；釜溫控制器中有所述各種因子算法；在鹽水控制器中設置冷卻鹽水溫度決策表和輸出因子，其中輸出因子是指釜溫控制器在輸出攪拌中的控制分配。
3.根據權利要求1所述的一種模糊控制的聚合釜溫度的全自動控制方法，其特徵在於(1).在釜溫控制器中設定釜溫達到的期望值SP與釜溫的實際測定值為PV進行比較得到釜溫偏差FE，輸入語言變量為釜溫偏差FE和釜溫偏差變化率DFE，輸出語言變量為輸出增量ΔU其中FE＝PV-SP，PV為實際測定值，SP為設定值DFE=FE2-FE1T,]]>T為控制周期輸出增量ΔU與輸出因子進行計算得到輸出值U，分別送到攪拌比較控制器和鹽水控制器中；(2).攪拌比較控制器將得到的輸出值U作為攪拌速度的設定值SP′與攪拌速度的實際值PV′進行比較，得到ΔU＝PV′-SP′，將ΔU用步進尋優調節方式調節變頻調速器，以調整電機的轉速，控制攪拌器的攪拌速度；(3).鹽水控制器將釜溫控制器輸出值U和鹽水入口的溫度作為輸入，經冷卻鹽水溫度決策表得到輸出軸U′，控制鹽水閥的開度，以控制鹽水的流量。
4.根據權利要求1所述的一種模糊控制的聚合釜溫度的全自動控制方法，其特徵在於反應周期程序控制器捕捉溫度變化的每一個條件，以判斷釜內物料反應處於所在的周期和是否活化，自動設定不同釜溫期望值和相應的釜溫控制器的多種控制因子。
5.根據權利要求1所述的一種模糊控制的聚合釜溫度的全自動控制方法，其特徵在於釜內物料在反應初期時，當開始出現連續升溫時即為活化。
全文摘要
本發明公開了一種模糊控制的聚合釜溫度的全自動控制方法，利用模糊控制理論用工業控制機跟蹤聚合釜中物料在聚合反應中的溫度變化，對聚合釜中的聚合反應溫度進行控制，其特徵在於在可編程序邏輯控制器(PLC機)中設立反應周期程序控制器、釜溫控制器、攪拌速度控制器和鹽水控制器，通過釜溫梯度變化判斷是否活化，並自動設置相應反應周期的期望溫度，調節反應釜的攪拌速度和冷卻鹽水的流量，以控制調節釜溫。本發明採用自支控制方法，能穩定地控制聚合釜的釜溫，提高產品質量和產量，杜絕出現廢料，並且能降低工人的勞動強度。
文檔編號C08F2/00GK1390858SQ02133539
公開日2003年1月15日 申請日期2002年7月26日 優先權日2002年7月26日
發明者陳開華 申請人:重慶鋼鐵(集團)有限責任公司