CN117463277A - 反应釜系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种反应釜系统，包括高位槽、搅拌罐、放料控制器和温度控制器，高位槽的出料口设置有出料阀，出料阀连通有批量放料通路和滴加放料通路，批量放料通路上设置有放料旁路切断阀，滴加放料通路上设置有滴加切断阀、滴加调节阀和质量流量计，高位槽上安装有称重模块，放料控制器根据目标配方数据确定当前物料的放料模式，减少人工干预，能够提高放料控制的智能化程度，从而提高反应釜配方控制的智能化程度，并通过设置批量放料通路和滴加放料通路来兼顾放料效率和精准控制，温度控制器基于目标温度数据、目标分度值数据和温度传感器的检测数据进行温度控制的柔性预警分析，有利于适配搅拌罐的导热特性，提高温度控制的准确性。

Description

反应釜系统

技术领域

本发明涉及反应釜技术领域，特别涉及一种反应釜系统。

背景技术

反应釜是常见的工业设备，主要用于对物料进行混合、加热等处理。在精细化工生产过程中，对产品的生产质量及自动化要求越来越高，对生产的过程控制要求越来越精确。然而，相关技术的配方控制大多采用参数化管理，不能满足越来越复杂的配方管理要求。另外，精细化工生产对产品的生产质量要求越来越高，对生产的过程控制要求越来越精确，但相关技术中反应釜的温度控制方式大多基于经验进行手动控温或基于PID的反馈调节，而反应釜的温度控制过程是较为缓慢的过程，PID调节经常会出现加热时间过长或加热温度过高，影响产品质量和生产安全隐患。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种反应釜系统，能够提高放料控制及温度控制的智能化程度及准确性。

本发明实施例提供一种反应釜系统，包括：

高位槽，具有进料口和出料口，所述高位槽的进料口连通有至少一个进料罐，所述高位槽的出料口设置有出料阀，所述出料阀连通有批量放料通路和滴加放料通路，所述批量放料通路上设置有放料旁路切断阀，所述滴加放料通路上设置有滴加切断阀、滴加调节阀和质量流量计，所述高位槽上安装有称重模块；

搅拌罐，具有进料端和搅拌轴，所述搅拌罐的进料端分别与所述批量放料通路和所述滴加放料通路连通，所述搅拌轴上安装有温度传感器，所述搅拌罐上设置有加热媒介管路和冷却媒介管路，所述加热媒介管路上设置有第一控制阀，所述冷却媒介管路上设置有第二控制阀；

放料控制器，分别与所述放料旁路切断阀、所述滴加切断阀、所述滴加调节阀、所述质量流量计和所述称重模块电性连接，所述放料控制器用于根据目标配方数据确定当前物料的放料模式，以控制所述放料旁路切断阀、所述滴加切断阀和所述滴加调节阀的通断，以及根据所述称重模块的检测数据进行关阀控制，并基于滴加控制的柔性预警分析对所述滴加调节阀进行开度调节；

温度控制器，分别与所述温度传感器、所述第一控制阀和所述第二控制阀电性连接，所述温度控制器用于根据所述目标配方数据确定所述搅拌罐的目标温度数据，并基于所述目标温度数据、与所述搅拌罐的导热速率相关联的目标分度值数据以及所述温度传感器的检测数据进行温度控制的柔性预警分析，以确定所述搅拌罐的温控模式，并根据所述温控模式对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行开合控制。

根据本发明的一些实施例，在所述批量放料通路导通的情况下，所述根据所述称重模块的检测数据进行关阀控制，包括：

根据所述目标配方数据，确定所述当前物料的第一放料目标值；

根据所述第一放料目标值和预设的第一重量过冲值，确定第一通路切断目标值；

获取并根据所述称重模块的检测数据，确定第一重量变化值；

根据所述第一通路切断目标值和所述第一重量变化值，对所述放料旁路切断阀进行关阀控制。

根据本发明的一些实施例，在所述滴加放料通路导通的情况下，所述根据所述称重模块的检测数据进行关阀控制，包括：

根据所述目标配方数据，确定所述当前物料的第二放料目标值；

根据所述第二放料目标值和预设的第二重量过冲值，确定第二通路切断目标值；

获取并根据所述称重模块的检测数据，确定第二重量变化值；

根据所述第二通路切断目标值和所述第二重量变化值，对所述滴加切断阀和所述滴加调节阀进行关阀控制。

根据本发明的一些实施例，所述基于滴加控制的柔性预警分析对所述滴加调节阀进行开度调节，包括：

根据所述质量流量计的检测数据，确定当前流速数据，当前流速数据包括流速值和时刻值；

根据所述目标配方数据，确定目标流速数据，所述目标流速数据包括目标流速值和目标时长；

基于所述当前流速数据的流速值、时刻值以及所述目标流速值和所述目标时长进行区间划分，得到多个流量控制区间，并确定每个所述流量控制区间的区间流速数据；

基于每个所述流量控制区间预设的调节时间间隔，根据所述质量流量计的检测数据，确定当前分析时刻的第一流速数据和上一分析时刻的第二流速数据；

根据所述第一流速数据和所述第二流速数据进行线性拟合，确定第一拟合直线；

根据所述第一拟合直线和当前流量控制区间的区间流速数据，对所述滴加调节阀进行开度调节。

根据本发明的一些实施例，所述目标温度数据包括目标温度值和目标温控时长，所述基于所述目标温度数据、与所述搅拌罐的导热速率相关联的目标分度值数据以及所述温度传感器的检测数据进行温度控制的柔性预警分析，以确定所述搅拌罐的温控模式，包括：

基于所述目标温度值和所述目标温控时长进行区间划分，得到多个温控区间，并确定每个所述温控区间的区间温度数据；

根据所述目标分度值数据，确定所述温控区间的温控时间间隔；

基于所述温控区间的温控时间间隔，根据所述温度传感器的检测数据，确定当前温控时刻的第一温度数据以及上一温控时刻的第二温度数据；

根据所述第一温度数据和所述第二温度数据进行线性拟合，确定第二拟合直线；

根据所述第二拟合直线和当前温控区间的区间温度数据，确定所述温控模式，所述温控模式包括升温控制、降温控制和保持控制。

根据本发明的一些实施例，所述基于所述目标温度值和所述目标温控时长进行区间划分，得到多个温控区间，并确定每个所述温控区间的区间温度数据，包括：

根据所述温度传感器的检测数据，确定当前温度值；

根据所述当前温度值、所述目标温度值和所述目标温控时长，确定目标温控直线；

基于所述目标温控时长进行区间划分，得到多个区间长度相等的所述温控区间；

根据所述目标温控直线以及所述温控区间的区间长度，确定每个所述温控区间的区间温度数据。

根据本发明的一些实施例，所述区间温度数据包括时刻值和温度值，所述根据所述第二拟合直线和当前温控区间的区间温度数据，确定所述温控模式，包括：

根据所述第二拟合直线和所述区间温度数据的时刻值，确定区间预测温度值；

根据所述区间预测温度值和所述区间温度数据的温度值，确定所述温控模式。

根据本发明的一些实施例，所述区间温度数据包括时刻值和温度值，所述根据所述第二拟合直线和当前温控区间的区间温度数据，确定所述温控模式，包括：

根据所述第二拟合直线和所述区间温度数据的温度值，确定区间预测时刻值；

根据所述区间预测时刻值和所述区间温度数据的时刻值，确定所述温控模式。

根据本发明的一些实施例，在所述温控模式为升温控制的情况下，所述温度控制器还用于：

根据所述区间预测温度值和所述区间温度数据的温度值，确定第一温度差值；

确定所述第一温度差值在第一温差范围的情况下，增大所述第一控制阀的开度，以增大所述搅拌罐的升温速率；

确定所述第一温度差值在第二温差范围的情况下，将所述温控模式确定为保持控制，以保持所述第一控制阀的开度；

确定所述第一温度差值在第三温差范围的情况下，减小所述第一控制阀的开度，以降低所述搅拌罐的升温速率；

确定所述第一温度差值在第四温差范围的情况下，将所述温控模式确定为降温控制，以关闭所述第一控制阀并开启所述第二控制阀。

根据本发明的一些实施例，在所述温控模式为降温控制的情况下，所述温度控制器还用于：

基于所述温控区间的温控时间间隔，根据所述温度传感器的检测数据，确定当前温控时刻的第三温度数据以及上一温控时刻的第四温度数据；

根据所述第三温度数据和所述第四温度数据进行线性拟合，确定第三拟合直线；

根据所述第三拟合直线和当前温控区间的区间温度数据，确定所述温控模式为保持控制或升温控制。

本发明实施例至少具有如下有益效果：

本发明实施例根据目标配方数据确定当前物料的放料模式，减少人工干预，能够提高放料控制的智能化程度，从而提高反应釜配方控制的智能化程度，并通过设置批量放料通路和滴加放料通路来兼顾放料效率和精准控制，另外，基于目标温度数据、目标分度值数据和温度传感器的检测数据进行温度控制的柔性预警分析，有利于适配搅拌罐的导热特性，提高温度控制的准确性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的反应釜系统的组成示意图；

图2为本发明实施例的反应釜系统放料控制器在直角坐标系下的拟合直线示意图；

图3为本发明实施例的反应釜系统温度控制器在直角坐标系下的拟合直线示意图。

附图标记：

高位槽110、进料罐111、出料阀112、称重模块113、搅拌罐120、搅拌电机121、放料旁路切断阀131、滴加切断阀141、滴加调节阀142、质量流量计143。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“若干”的含义是一个或者多个，“多个”的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。如果有描述到“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

相关技术中，反应釜的控制大多停留在参数化设定阶段，即在每次生产中只能按照比例参数进行物料配料，配料过程中的放料控制无法灵活调整，而且每次配料结束需要重新配料，不能满足越来越复杂的配方管理要求。当将物料投放到搅拌罐后，需要对物料进行搅拌和加热。然而，反应釜的温度控制大多基于PID控制，即比例积分微分控制（Proportional-Integral-Derivative control），简单地说，根据给定值和实际输出值构成控制偏差，将偏差按比例、积分和微分通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。在化工生产过程中，反应釜的温度控制属于传递热量控制，热量传递的导热媒介包括蒸汽、循环水和导热油，不管是哪种导热媒介，热量传递都属于缓慢传递的过程，即热量从导热媒介传递到反应釜的物料中都一定的时间，导致PID控制无法精确将温度控制到目标值。同时，在生产过程中，温度也受物料反应放热的影响，导致温度控制相关的调节阀无法实现精确判断和调节控制。为此，本实施例提供一种反应釜系统能够提高放料控制及温度控制的智能化程度及准确性。

请参照图1，本实施例公开的反应釜系统，包括高位槽110、搅拌罐120、放料控制器和温度控制器。

高位槽110具有进料口和出料口，高位槽110的进料口连通有至少一个进料罐111，进料罐111用于存放不同类型的物料，例如第一进料罐用于存放物料A，第二进料罐用于存放物料B等，高位槽110用于将对单一物料进行重量配比或多种物料的配比及混合，高位槽110的出料口设置有出料阀112，出料阀112连通有批量放料通路和滴加放料通路，批量放料通路上设置有放料旁路切断阀131，滴加放料通路上设置有滴加切断阀141、滴加调节阀142和质量流量计143，高位槽110上安装有称重模块113；

搅拌罐120具有进料端和搅拌轴，搅拌罐120的进料端分别与批量放料通路和滴加放料通路连通，搅拌轴连接有搅拌电机121，搅拌轴上安装有温度传感器，通过将温度传感器安装在搅拌轴上，可以更加精准地检测物料的温度，减少测量误差，搅拌罐120上设置有加热媒介管路和冷却媒介管路，加热媒介管路上设置有第一控制阀，冷却媒介管路上设置有第二控制阀，其中，根据加热媒介和冷却媒介的不同，可以将第一控制阀和第二控制阀配置成不同的阀门，例如当加热媒介为水蒸气，冷却媒介为循环水时，第一控制阀包括排水阀、冷凝水疏水阀和蒸汽调节阀，第二控制阀包括冷却循环水进水阀和冷却循环水回水阀门；还例如当加热媒介和冷却媒介均为循环水时，第一控制阀包括热水进水调节阀和热水回水阀，第二控制阀包括冷水进水调节阀和冷水回水阀。

放料控制器分别与放料旁路切断阀131、滴加切断阀141、滴加调节阀142、质量流量计143和称重模块113电性连接，放料控制器用于根据目标配方数据确定当前物料的放料模式，以控制放料旁路切断阀131、滴加切断阀141和滴加调节阀142的通断，以及根据称重模块113的检测数据进行关阀控制，并基于滴加控制的柔性预警分析对滴加调节阀142进行开度调节；

温度控制器分别与温度传感器、第一控制阀和第二控制阀电性连接，温度控制器用于根据目标配方数据确定搅拌罐120的目标温度数据，并基于目标温度数据、与搅拌罐120的导热速率相关联的目标分度值数据以及温度传感器的检测数据进行温度控制的柔性预警分析，以确定搅拌罐120的温控模式，并根据温控模式对第一控制阀和第二控制阀进行开合控制。

在精细化工生产时，用户选择对应的生产配方作为目标配方，例如按照生产需求将待加工产品对应的配方A录入到放料控制器中，并与对应的操作按键进行关联，当用户按下代表配方A的操作按键时，表示用户选择对应的配方进行生产，即获取目标配方数据。或者，在另一些应用示例中，用户在操作操作界面中对待加工产品的配方数据进行配置，当配方数据配置完成后即可获取目标配方数据。

当获取目标配方数据后，根据目标配方数据来确定当前物料的放料模式。在不同的应用示例中，目标配方数据的内容可能不同，示例性的，在一些应用示例中，目标配方数据包括模式标记，例如物料B的模式标记为“P”，用以表示批量放料模式，物料C的模式标记为“D”，用以表示滴加放料模式，值得注意的是，当前物料可以是单一物料，也可以是混合后的物料；或者，在另一些实施例中，目标配方数据包括当前物料的投放量，例如，如果当前物料的投放量大于预设的质量阈值时，采用批量放料模式进行放料可以节省放料时间，否则，可以采用滴加放料模式来多次少量添加，实现物料投放的精确控制；当然，目标配方数据可以包括模式标记和当前物料的投放量。另外，在又一些实施例中，目标配方数据包括当前物料的放料速度和投放量变化曲线中的至少之一，例如，当目标配方数据包括当前物料的放料速度时，如果当前物料的放料速度大于预设的速度阈值，采用批量放料模式进行放料可以节省放料时间，否则，可以采用滴加放料模式来多次少量添加，实现物料投放的精确控制；当目标配方数据包括投放量变化曲线时，可以根据投放量变化曲线的要求来确定不同阶段的放料模式，例如，在开始阶段采用批量放料模式进行放料，当物料投放量达到预设阈值时，将放料模式改为滴加放料模式，以精确控制物料投放；还例如，在开始阶段采用批量放料模式对物料A进行放料，当物料A的投放量达到第一预设阈值时，将物料B加入高位槽110内进行初混合后，继续批量放料，当物料投放两达到第二预设阈值时，将放料模式改为滴加放料模式，以精确控制物料投放。

在放料模式为批量放料模式的情况下，通过放料旁路切断阀131打开批量放料通路以使当前物料从高位槽110按照预设的第一流速添加到搅拌罐120中，并通过称重模块113对高位槽110进行重量检测，以控制批量放料通路的通断。值得一提的是，当进行批量放料控制时，只需控制放料旁路切断阀131的开合，即可实现批量放料通路的通断，无需进行流量控制，控制逻辑简单快捷，放料效率高，有利于节省物料投放时间，从而提高生产效率。

在放料模式为滴加放料模式的情况下，通过滴加切断阀141和滴加调节阀142打开滴加放料通路以使当前物料从高位槽110按照预设的第二流速添加到搅拌罐120中，并通过称重模块113对高位槽110进行重量检测以及通过质量流量计143对滴加放料通路进行流速和流量检测，以控制滴加放料通路的通断和滴加速度，其中第一流速大于第二流速。

当物料从高位槽110投放到搅拌罐120时，搅拌罐120的搅拌轴开始对罐内的物料进行搅拌，而温度控制器同步对搅拌罐120进行温度控制。

示例性的，目标配方数据中包括当前物料所需的反应温度数据，由此可以确定搅拌罐120的目标温度数据。由于搅拌罐120的导热媒介的热传导具有一定的滞后性，本实施例通过目标分度值数据与搅拌罐120的导热速率进行关联，例如，在一些应用场景中，在进行生产之前用户手动对搅拌罐120的运行参数进行配置，例如当目标搅拌罐120的导热速率较慢时，即温度变化较慢，可以增大目标分度值数据的数值，相反，当目标搅拌罐120的导热速率较快时，可以适当减小目标分度值数据的数值。目标分度值数据的参考值可以通过实验数据或使用经验来进行配置。与PID控制相比，本实施例基于目标温度数据、目标分度值数据和温度传感器的检测数据进行温度控制的柔性预警分析，有利于适配搅拌罐120的导热特性，提高温度控制的准确性。

根据目标配方数据确定当前物料的放料模式，减少人工干预，能够提高放料控制的智能化程度，从而提高反应釜配方控制的智能化程度，并通过设置批量放料通路和滴加放料通路来兼顾放料效率和精准控制，另外，在柔性预警分析中，基于目标温度值和目标温控时长进行区间划分，并根据不同温控时刻的温度数据进行线性拟合，从而对温度趋势进行柔性预警分析，确保每个温控区间的温度变化趋势能够得到有效控制，而且根据目标分度值数据来确定温控时间间隔，有利于适配搅拌罐120的导热特性，提高温度控制的准确性。

其中，在批量放料通路导通的情况下，根据称重模块113的检测数据进行关阀控制，包括：

根据目标配方数据，确定当前物料的第一放料目标值；

根据第一放料目标值和预设的第一重量过冲值，确定第一通路切断目标值；

获取并根据称重模块113的检测数据，确定第一重量变化值；

根据第一通路切断目标值和第一重量变化值，对放料旁路切断阀131进行关阀控制。

示例性的，高位槽110的出料时通过出料阀112进行开断控制，由于出料阀112从开始关闭到完全关闭之间具有一定的时间差，在这段时间差内，高位槽110内的物料仍然可以通过出料阀112流出，如果在高位槽110的重量变化值达到当前物料的放料目标值时才开始关闭出料阀112，则会导致当前物料的投料量超标。因此，本实施例根据第一放料目标值和预设的第一重量过冲值，确定第一通路切断目标值，例如，假设第一放料目标值为1吨，第一重量过冲值可以是百分比如第一放料目标值的1%，此时第一通路切断目标值为第一放料目标值的99%，即0.99吨；还例如，第一重量过冲值可以是重量固定值如20千克，此时第一通路切断目标值为0.98吨。在放料过程中通过称重模块113对高位槽110进行重量检测，可以确定高位槽110的重量实时变化值，即第一重量变化值。当第一重量变化值达到第一通路切断目标值时，开始切断控制批量放料通路，当批量放料通路完全切断时，第一重量变化值刚好达到第一放料目标值，即根据第一通路切断目标值和第一重量变化值，控制批量放料通路的通断。值得注意的是，为了减少物料在管路中的残留，当高位槽110的出料阀112完全关闭后，延时预设的时间间隔再关闭放料旁路切断阀131，以便于出料阀112和放料旁路切断阀131之间的管路中的物料经由放料旁路切断阀131流出，从而减少物料再管路中的残留，进而降低滴加放料模式下的流量检测误差。

同理，在滴加放料通路导通的情况下，根据称重模块113的检测数据进行关阀控制，包括：

根据目标配方数据，确定当前物料的第二放料目标值；

根据第二放料目标值和预设的第二重量过冲值，确定第二通路切断目标值；

获取并根据称重模块113的检测数据，确定第二重量变化值；

根据第二通路切断目标值和第二重量变化值，对滴加切断阀141和滴加调节阀142进行关阀控制。

与批量放料模式的通断控制方法类似，滴加放料模式的通断是根据第二放料目标值和预设的第二重量过冲值，确定第二通路切断目标值，然后根据第二重量变化值和第二通路切断目标值，控制滴加放料通路的通断。但与批量放料模式不同的是，由于滴加放料通路的物料流速较小，第二重量过冲值的数值大小应小于第一重量过冲值。

此外，根据第二通路切断目标值和第二重量变化值，对滴加切断阀141和滴加调节阀142进行关阀控制，包括：

确定第二重量变化值达到第二通路切断目标值，关闭高位槽110的出料阀112；

延时预设的时间间隔，通过质量流量计143对滴加放料通路进行流量检测，确定第一流量值；

通过称重模块113对高位槽110进行重量检测，确定高位槽110的第三重量变化值；

根据第三重量变化值和第一流量值进行放料量复核，确定复核结果。

本实施例根据高位槽110的重量变化和滴加放料通路的流量来进行复核，当复核结果不一致时，发出报警提示，有利于提高放料控制的精确度。其中，关闭高位槽110的出料阀112后，延时预设的时间间隔再对滴加放料通路进行流量检测，是为了尽量减少管路中残留的物料，提高流量检测的准确性。

为了对提高流量控制的准确性，本实施例基于柔性预警分析进行流量控制，其中，基于滴加控制的柔性预警分析对滴加调节阀142进行开度调节，包括：

根据质量流量计143的检测数据，确定当前流速数据，当前流速数据包括流速值和时刻值；

根据目标配方数据，确定目标流速数据，目标流速数据包括目标流速值和目标时长；

基于当前流速数据的流速值、时刻值以及目标流速值和目标时长进行区间划分，得到多个流量控制区间，并确定每个流量控制区间的区间流速数据；

基于每个流量控制区间预设的调节时间间隔，根据质量流量计143的检测数据，确定当前分析时刻的第一流速数据和上一分析时刻的第二流速数据；

根据第一流速数据和第二流速数据进行线性拟合，确定第一拟合直线；

根据第一拟合直线和当前流量控制区间的区间流速数据，对滴加调节阀142进行开度调节。

示例性的，一般情况下，在开始进行柔性预警分析时，时刻值默认为零时刻，流速值可以配置初始值、采用上一次的历史数据或者当前的流速值。在一些应用场景中，待加工产品的加工时长在几十分钟到上百分钟不等，由于待加工产品的加工时长较长，对物料的滴加过程进行区间划分，例如得到快速滴加区间、缓慢滴加区间或定速滴加区间，并确定每个流速控制区间的区间流速数据，以便于对每个流速控制区间进行单独的柔性预警分析，有利于提高柔性预警分析的颗粒度，以及提前对流速控制做好预警处理。在待加工产品的生产过程中，按照预设的时间间隔对滴加放料通路进行流速检测，并将采样得到的流速数据进行存储。当需要进行柔性预警分析时，基于流速控制区间的调节时间间隔来调用对应的流速数据。例如，从零时刻开始进行流速采样，经过一段时间后共采样到十个流速数据，将第十个流速数据作为当前分析时刻的第一流速数据，而将第一个流速数据零时刻的流速数据作为上一分析时刻的第二流速数据；又例如，从零时刻开始进行流速采样，经过一段时间后共采样到十五个流速数据，将第十五个流速数据作为当前分析时刻的第一流速数据，而将第五个流速数据非零时刻的流速数据作为上一分析时刻的第二流速数据。第一流速数据和第二流速数据均包括时刻值和流速值，请参照图2，以时间（标记为t)为横坐标，流速值（标记为Q）为纵坐标构建直角坐标系，将第一流速数据、第二流速数据和区间流速数据映射到直角坐标系中，得到A1、B1、C1三个流速点，根据第一流速数据和第二流速数据进行线性拟合得到的第一拟合直线如虚线L1所示经过流速点A1和流速点B1。

在直角坐标系中，对第一拟合直线进行延长，可以看出第一拟合直线与流速点C1在直角坐标系中的位置关系，第一拟合直线的斜率可以简单理解为当前的流速控制速率，根据第一拟合直线与流速点C1之间的位置关系，可以确定在保持当前的流速控制速率的情况下能否达到流速点C1对应的流速值，从而控制滴加放料通路的滴加速度，例如加大滴加速度或降低滴加速度。

将温度点A1和温度点B1作为端点可以拟合到第一拟合直线，将第一拟合直线进行延长，可以确定第一拟合直线和流速点C1之间的位置关系。而为了便于量化计算，根据流速点A1和流速点B1在直角坐标系中的坐标，可以确定第一拟合直线的直线方程，将流速点C1的横坐标即时刻值代入直线方程，可以得到对应的流速值，即区间预测流速值。

为了便于理解，如图2所示，假设在直角坐标系中，流速点C11的流速值低于流速点C1的流速值，而流速点C12和流速点C13的流速值依次高于流速点C1的流速值。如此，流速点C11以下的区域为第一流速区域，流速点C11和流速点C12之间的区域为第二流速区域，流速点C12和流速点C13之间的区域为第三流速区域，流速点C13以上的区域为第四流速区域，而第二流速区域在流速控制的允许误差范围内。当区间预测流速值落在第一流速区域内时，说明按照当前的流速提升速率，不能在目标时刻达到区间流速数据的流速值，需要增大流速提升速率；当区间预测流速值落在第二流速区域内时，说明按照当前的流速提升速率，可以达到目标时刻达到区间流速数据的流速值，此时只需保持当前的流速提升速率，即保持控制；而当区间预测流速值落在第三流速区域内时，说明按照当前的流速提升速率，有可能出现滴加过量的问题，需要降低流速提升速率；而区间预测流速值落在第四流速区域内时，说明按照当前的流速提升速率，会存在严重滴加过量的问题，此时需要进行报警处理。而为了便于计算，本实施例将直角坐标系中的流速区域转变为数值上的流速差值范围，并根据区间预测流速值和区间流速数据的流速值之间的第一流速差值，来确定具体控制。不同于PID控制的基于目标值和当前值之间偏差的控制方法，本实施例基于区间流速预测值和区间流速数据的流速值之间的第一流速差值来进行控制，通过柔性预警分析来提前预测目标时刻的流速值，从而提前动态控制滴加放料通路的滴加速度，有利于提高流速控制的精确度。

本实施例基于目标流速值和目标时长进行区间划分，并根据不同分析时刻的流速数据进行线性拟合，从而对流速趋势进行柔性预警分析，确保每个流速控制区间的流速变化趋势能够得到有效控制。

其中，对于区间划分，假设当前时刻的流速值为第一流速值，而当前时刻可以配置为零时刻，将当前流速值、当前时刻、目标流速值和目标时长映射到直角坐标系中，可以得到流速点D1和流速点E1，将流速点D1和流速点E1作为直线的端点可以确定目标调控直线。为了能够确保流速的平稳和流速控制的精准，将目标时长等分为多个时段，每个时段对应一个流速控制区间，根据目标调控直线的直线方程以及每个流速控制区间的起点或终点的时刻值，可以确定每个流速控制区间的区间流速数据。

在温度控制方面，目标温度数据包括目标温度值和目标温控时长，基于目标温度数据、与搅拌罐120的导热速率相关联的目标分度值数据以及温度传感器的检测数据进行温度控制的柔性预警分析，以确定搅拌罐120的温控模式，包括：

基于目标温度值和目标温控时长进行区间划分，得到多个温控区间，并确定每个温控区间的区间温度数据；

根据目标分度值数据，确定温控区间的温控时间间隔；

基于温控区间的温控时间间隔，根据温度传感器的检测数据，确定当前温控时刻的第一温度数据以及上一温控时刻的第二温度数据；

根据第一温度数据和第二温度数据进行线性拟合，确定第二拟合直线；

根据第二拟合直线和当前温控区间的区间温度数据，确定温控模式，温控模式包括升温控制、降温控制和保持控制。

示例性的，在一些应用场景中，待加工产品的加工时长在几十分钟到上百分钟不等，在整个加工过程中涉及加热阶段、保温阶段和降温阶段等不同阶段。将待加工产品温控曲线按照不同阶段进行划分，配置各个阶段的目标温度值，示例性的，在加热阶段，需要将搅拌罐120内的物料温度从初始温度室温加热到第一目标温度，而保温阶段，则需要将物料温度保持在第一目标温度附近，降温阶段则是需要将物料温度从第一目标温度降到第二目标温度。当然，在一些应用场景中不需要对降温阶段进行温度控制，例如通过自然冷却的方式进行降温。由于待加工产品的加工时长较长，对于加热阶段和保温阶段同样可以进行区间划分，并确定每个温控区间的区间温度数据，以便于对每个温控区间进行单独的柔性预警分析，有利于提高柔性预警分析的颗粒度，以及提前对搅拌罐120的温度控制做好预警处理。

由于搅拌罐120的热量传递较为缓慢，即从发出温控指令到搅拌罐120内的物料达到目标温度需要一定时间，而本实施例根据目标分度值数据来确定温控区间的温控时间间隔，可以避免柔性预警分析的时间间隔过短导致频繁发出温控指令而造成过热或过冷等不良，例如，当第一时刻发出第一加热指令后，在第二时刻再次进行柔性预警分析并发出第二加热指令，假设搅拌罐120的热量传递需要的时间为T，如果第一时刻和第二时刻之间的时间间隔小于T，则可能会因为连续两次加热指令而导致加热温度过高，影响产品质量和出现生产安全隐患。本实施例根据目标分度值数据来确定温控时间间隔，既可以适应不同搅拌罐120的特性，也可以适应物料在生产过程中出现的放热现象，有利于对温度进行精确控制。

在待加工产品的生产过程中，对按照预设的时间间隔对搅拌罐120进行温度采样，并将采样得到的温度数据进行存储。当需要进行柔性预警分析时，基于温控区间的温控时间间隔来调用对应的温度数据。例如，从零时刻开始进行温度采样，经过一段时间后共采样到十个温度数据，将第十个温度数据作为当前温控时刻的第一温度数据，而将第一个温度数据零时刻的温度数据作为上一温控时刻的第二温度数据；又例如，从零时刻开始进行温度采样，经过一段时间后共采样到十五个温度数据，将第十五个温度数据作为当前温控时刻的第一温度数据，而将第五个温度数据非零时刻的温度数据作为上一温控时刻的第二温度数据。

第一温度数据和第二温度数据均包括时刻值和温度值，请参照图3，以时间（标记为t）为横坐标，温度值（标记为T）为纵坐标构建直角坐标系，将第一温度数据、第二温度数据和区间温度数据映射到直角坐标系中，得到A2、B2、C2三个温度点，根据第一温度数据和第二温度数据进行线性拟合得到的第二拟合直线如虚线L2所示经过温度点A2和温度点B2。在直角坐标系中，对第二拟合直线进行延长，可以看出第二拟合直线与温度点C2在直角坐标系中的位置关系，第二拟合直线的斜率可以简单理解为当前的温控速率升温速率或降温速率，根据第二拟合直线与温度点C2之间的位置关系，可以确定在保持当前的温控速率的情况下能否达到温度点C2对应的温度值，从而确定搅拌罐120的温控模式。

本实施例基于目标温度值和目标温控时长进行区间划分，并根据不同温控时刻的温度数据进行线性拟合，从而对温度趋势进行柔性预警分析，确保每个温控区间的温度变化趋势能够得到有效控制，而且根据目标分度值数据来确定温控时间间隔，有利于适配搅拌罐120的导热特性，提高温度控制的准确性。

其中，基于目标温度值和目标温控时长进行区间划分，得到多个温控区间，并确定每个温控区间的区间温度数据，包括：

根据温度传感器的检测数据，确定当前温度值；

根据当前温度值、目标温度值和目标温控时长，确定目标温控直线；

基于目标温控时长进行区间划分，得到多个区间长度相等的温控区间；

根据目标温控直线以及温控区间的区间长度，确定每个温控区间的区间温度数据。

在一些示例中，在开始加工时搅拌罐120的当前温度值为室温，而当前时刻可以配置为零时刻，将当前温度值、当前时刻、目标温度值和目标温控时长映射到直角坐标系中，可以得到温度点D2和温度点E2，将温度点D2和温度点E2作为直线的端点可以确定目标温控直线。为了能够确保温度的平稳和温度控制的精准，将目标温控时长等分为多个时段，每个时段对应一个温控区间，根据目标温控直线的直线方程以及每个温控区间的起点或终点的时刻值，可以确定每个温控区间的区间温度数据。在另一些示例中，待加工产品具有多段升温曲线，例如升温曲线由第一升温直线和第二升温直线组成，在第一段升温曲线中，反应釜的温度从室温提升到第一温度值，而从第一升温直线的终点温度即第一温度值开始进行区间划分，此时目标反应釜的当前温度值即为第一温度值，为了便于控制，当前时刻同样可以配置为零时刻。

在其中一些实施例中，区间温度数据包括时刻值和温度值，根据第二拟合直线和当前温控区间的区间温度数据，确定温控模式，包括：

根据第二拟合直线和区间温度数据的时刻值，确定区间预测温度值；

根据区间预测温度值和区间温度数据的温度值，确定温控模式。

在图3中，将温度点A2和温度点B2作为端点可以拟合到第二拟合直线，将第二拟合直线进行延长，可以确定第二拟合直线和温度点C2之间的位置关系。而为了便于量化计算，根据温度点A2和温度点B2在直角坐标系中的坐标，可以确定第二拟合直线的直线方程，将温度点C2的横坐标即时刻值代入直线方程，可以得到对应的温度值，即区间预测温度值，可以简单理解为，假设搅拌罐120保持当前的温控速率，当到达温度点C2对应的时刻值的时候，搅拌罐120的温度将达到区间预测温度值。如此，根据区间预测温度值和区间温度数据的温度值，可以确定当前的温控速率是否满足要求，从而确定搅拌罐120的温控模式。

此外，在温控模式为升温控制的情况下，温度控制器还用于：

根据区间预测温度值和区间温度数据的温度值，确定第一温度差值；

确定第一温度差值在第一温差范围的情况下，增大第一控制阀的开度，以增大搅拌罐120的升温速率；

确定第一温度差值在第二温差范围的情况下，将温控模式确定为保持控制，以保持第一控制阀的开度；

确定第一温度差值在第三温差范围的情况下，减小第一控制阀的开度，以降低搅拌罐120的升温速率；

确定第一温度差值在第四温差范围的情况下，将温控模式确定为降温控制，以关闭第一控制阀并开启第二控制阀。

如图3所示，假设在直角坐标系中，温度点C21的温度值低于温度点C2的温度值，而温度点C22和温度点C23的温度值依次高于温度点C2的温度值。如此，温度点C21以下的区域为第一温度区域，温度点C21和温度点C22之间的区域为第二温度区域，温度点C22和温度点C23之间的区域为第三温度区域，温度点C23以上的区域为第四温度区域，而第二温度区域在温度控制的允许误差范围内。当区间预测温度值落在第一温度区域内时，说明按照当前的升温速率，不能在目标时刻达到区间温度数据的温度值，需要增大搅拌罐120的升温速率；当区间预测温度值落在第二温度区域内时，说明按照当前的升温速率，可以达到目标时刻达到区间温度数据的温度值，此时只需保持当前的升温速率，即保持控制；而当区间预测温度值落在第三温度区域内时，说明按照当前的升温速率，有可能出现过加热的问题，需要降低搅拌罐120的升温速率；而区间预测温度值落在第四温度区域内时，说明按照当前的升温速率，会存在严重过加热的问题，此时需要对搅拌罐120进行降温，即将搅拌罐120的温控模式从升温模式确定为降温模式。而为了便于计算，本实施例将直角坐标系中的温度区域转变为数值上的温差范围，并根据根据区间预测温度值和区间温度数据的温度值之间的第一温度差值，来确定搅拌罐120的具体控制。不同于PID控制的基于目标值和当前值之间偏差的控制方法，本实施例基于区间温度预测值和区间温度数据的温度值之间的第一温度差值来进行控制，通过柔性预警分析来提前预测目标时刻的温度值，从而提前动态调整温控模式，有利于提高温度控制的精确度。

在另外一些实施例中，区间温度数据包括时刻值和温度值，根据第二拟合直线和当前温控区间的区间温度数据，确定温控模式，包括：

根据第二拟合直线和区间温度数据的温度值，确定区间预测时刻值；

根据区间预测时刻值和区间温度数据的时刻值，确定温控模式。

示例性的，在通过温度点A2和温度点B2确定第二拟合直线的情况下，将区间温度数据的温度值代入第二拟合直线的直线方程，可以确定要达到对应温度值的预测时刻，即区间预测时刻值。根据区间预测时刻值和区间温度数据的时刻值，可以确定目标反应釜的温控模式。

在温控模式为降温控制的情况下，温度控制器还用于：

基于温控区间的温控时间间隔，根据温度传感器的检测数据，确定当前温控时刻的第三温度数据以及上一温控时刻的第四温度数据；

根据第三温度数据和第四温度数据进行线性拟合，确定第三拟合直线；

根据第三拟合直线和当前温控区间的区间温度数据，确定温控模式为保持控制或升温控制。

本实施例的柔性预警分析是应用在反应釜系统的整个温度控制过程中，在降温模式下，根据当前温控时刻的第三温度数据以及上一温控时刻的第四温度数据进行线性拟合，并基于拟合得到的第二拟合直线和当前温控区间的区间温度数据，来确定目标反应釜的温控模式，可以进行温度控制的柔性预警分析，有利于提高温度控制的精确度。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种反应釜系统，其特征在于，包括：

高位槽，具有进料口和出料口，所述高位槽的进料口连通有至少一个进料罐，所述高位槽的出料口设置有出料阀，所述出料阀连通有批量放料通路和滴加放料通路，所述批量放料通路上设置有放料旁路切断阀，所述滴加放料通路上设置有滴加切断阀、滴加调节阀和质量流量计，所述高位槽上安装有称重模块；

搅拌罐，具有进料端和搅拌轴，所述搅拌罐的进料端分别与所述批量放料通路和所述滴加放料通路连通，所述搅拌轴上安装有温度传感器，所述搅拌罐上设置有加热媒介管路和冷却媒介管路，所述加热媒介管路上设置有第一控制阀，所述冷却媒介管路上设置有第二控制阀；

放料控制器，分别与所述放料旁路切断阀、所述滴加切断阀、所述滴加调节阀、所述质量流量计和所述称重模块电性连接，所述放料控制器用于根据目标配方数据确定当前物料的放料模式，以控制所述放料旁路切断阀、所述滴加切断阀和所述滴加调节阀的通断，以及根据所述称重模块的检测数据进行关阀控制，并基于滴加控制的柔性预警分析对所述滴加调节阀进行开度调节；

温度控制器，分别与所述温度传感器、所述第一控制阀和所述第二控制阀电性连接，所述温度控制器用于根据所述目标配方数据确定所述搅拌罐的目标温度数据，并基于所述目标温度数据、与所述搅拌罐的导热速率相关联的目标分度值数据以及所述温度传感器的检测数据进行温度控制的柔性预警分析，以确定所述搅拌罐的温控模式，并根据所述温控模式对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行开合控制。

2.根据权利要求1所述的反应釜系统，其特征在于，在所述批量放料通路导通的情况下，所述根据所述称重模块的检测数据进行关阀控制，包括：

根据所述目标配方数据，确定所述当前物料的第一放料目标值；

根据所述第一放料目标值和预设的第一重量过冲值，确定第一通路切断目标值；

获取并根据所述称重模块的检测数据，确定第一重量变化值；

根据所述第一通路切断目标值和所述第一重量变化值，对所述放料旁路切断阀进行关阀控制。

3.根据权利要求1所述的反应釜系统，其特征在于，在所述滴加放料通路导通的情况下，所述根据所述称重模块的检测数据进行关阀控制，包括：

根据所述目标配方数据，确定所述当前物料的第二放料目标值；

根据所述第二放料目标值和预设的第二重量过冲值，确定第二通路切断目标值；

获取并根据所述称重模块的检测数据，确定第二重量变化值；

根据所述第二通路切断目标值和所述第二重量变化值，对所述滴加切断阀和所述滴加调节阀进行关阀控制。

4.根据权利要求1、2或3所述的反应釜系统，其特征在于，所述基于滴加控制的柔性预警分析对所述滴加调节阀进行开度调节，包括：

根据所述质量流量计的检测数据，确定当前流速数据，当前流速数据包括流速值和时刻值；

根据所述目标配方数据，确定目标流速数据，所述目标流速数据包括目标流速值和目标时长；

基于所述当前流速数据的流速值、时刻值以及所述目标流速值和所述目标时长进行区间划分，得到多个流量控制区间，并确定每个所述流量控制区间的区间流速数据；

基于每个所述流量控制区间预设的调节时间间隔，根据所述质量流量计的检测数据，确定当前分析时刻的第一流速数据和上一分析时刻的第二流速数据；

根据所述第一流速数据和所述第二流速数据进行线性拟合，确定第一拟合直线；

根据所述第一拟合直线和当前流量控制区间的区间流速数据，对所述滴加调节阀进行开度调节。

5.根据权利要求1所述的反应釜系统，其特征在于，所述目标温度数据包括目标温度值和目标温控时长，所述基于所述目标温度数据、与所述搅拌罐的导热速率相关联的目标分度值数据以及所述温度传感器的检测数据进行温度控制的柔性预警分析，以确定所述搅拌罐的温控模式，包括：

基于所述目标温度值和所述目标温控时长进行区间划分，得到多个温控区间，并确定每个所述温控区间的区间温度数据；

根据所述目标分度值数据，确定所述温控区间的温控时间间隔；

基于所述温控区间的温控时间间隔，根据所述温度传感器的检测数据，确定当前温控时刻的第一温度数据以及上一温控时刻的第二温度数据；

根据所述第一温度数据和所述第二温度数据进行线性拟合，确定第二拟合直线；

根据所述第二拟合直线和当前温控区间的区间温度数据，确定所述温控模式，所述温控模式包括升温控制、降温控制和保持控制。

6.根据权利要求5所述的反应釜系统，其特征在于，所述基于所述目标温度值和所述目标温控时长进行区间划分，得到多个温控区间，并确定每个所述温控区间的区间温度数据，包括：

根据所述温度传感器的检测数据，确定当前温度值；

根据所述当前温度值、所述目标温度值和所述目标温控时长，确定目标温控直线；

基于所述目标温控时长进行区间划分，得到多个区间长度相等的所述温控区间；

根据所述目标温控直线以及所述温控区间的区间长度，确定每个所述温控区间的区间温度数据。

7.根据权利要求5或6所述的反应釜系统，其特征在于，所述区间温度数据包括时刻值和温度值，所述根据所述第二拟合直线和当前温控区间的区间温度数据，确定所述温控模式，包括：

根据所述第二拟合直线和所述区间温度数据的时刻值，确定区间预测温度值；

根据所述区间预测温度值和所述区间温度数据的温度值，确定所述温控模式。

8.根据权利要求5或6所述的反应釜系统，其特征在于，所述区间温度数据包括时刻值和温度值，所述根据所述第二拟合直线和当前温控区间的区间温度数据，确定所述温控模式，包括：

根据所述第二拟合直线和所述区间温度数据的温度值，确定区间预测时刻值；

根据所述区间预测时刻值和所述区间温度数据的时刻值，确定所述温控模式。

9.根据权利要求7所述的反应釜系统，其特征在于，在所述温控模式为升温控制的情况下，所述温度控制器还用于：

根据所述区间预测温度值和所述区间温度数据的温度值，确定第一温度差值；

确定所述第一温度差值在第一温差范围的情况下，增大所述第一控制阀的开度，以增大所述搅拌罐的升温速率；

确定所述第一温度差值在第二温差范围的情况下，将所述温控模式确定为保持控制，以保持所述第一控制阀的开度；

确定所述第一温度差值在第三温差范围的情况下，减小所述第一控制阀的开度，以降低所述搅拌罐的升温速率；

确定所述第一温度差值在第四温差范围的情况下，将所述温控模式确定为降温控制，以关闭所述第一控制阀并开启所述第二控制阀。

10.根据权利要求5、6或9所述的反应釜系统，其特征在于，在所述温控模式为降温控制的情况下，所述温度控制器还用于：

基于所述温控区间的温控时间间隔，根据所述温度传感器的检测数据，确定当前温控时刻的第三温度数据以及上一温控时刻的第四温度数据；

根据所述第三温度数据和所述第四温度数据进行线性拟合，确定第三拟合直线；

根据所述第三拟合直线和当前温控区间的区间温度数据，确定所述温控模式为保持控制或升温控制。