CN1390858A - 一种模糊控制的聚合釜温度的全自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模糊控制的聚合釜温度的全自动控制方法，利用模糊控制理论用工业控制机跟踪聚合釜中物料在聚合反应中的温度变化，对聚合釜中的聚合反应温度进行控制，其特征在于：在可编程序逻辑控制器(PLC机)中设立反应周期程序控制器、釜温控制器、搅拌速度控制器和盐水控制器，通过釜温梯度变化判断是否活化，并自动设置相应反应周期的期望温度，调节反应釜的搅拌速度和冷却盐水的流量，以控制调节釜温。本发明采用自支控制方法，能稳定地控制聚合釜的釜温，提高产品质量和产量，杜绝出现废料，并且能降低工人的劳动强度。

Description

一种模糊控制的聚合釜温度的全自动控制方法

(一).技术领域

本发明属于工业自动化控制领域，具体的说是一种用模糊控制技术对聚合反应中的聚合釜的温度进行全自动控制的方法。

(二).背景技术

在化工生产过程中，常用聚合釜对有机化合物进行聚合反应。由于在聚合反应过程中有大量的聚合热产生，需要对其进行控制，以保证生产和产品质量的稳定。而长期以来在化工生产过程中的聚合釜的聚合反应，采用人工操作的方法，由于聚合釜中釜温受化学原料、配方比例、投料准确等因素的影响，并且聚合过程中反应速度变化极快，釜温控制非常困难，常常使产品质量不稳定，时有废料出现，并且工人劳动强度大。

(三).发明内容

本发明的目的，是提供一种模糊控制的聚合釜温度的全自动控制方法。它采用自动控制方法，能稳定地控制聚合釜的釜温，提高产品质量和产量，杜绝出现废料，并且能降低工人的劳动强度。

为达上述目的，本发明利用模糊控制理论用工业控制机跟踪聚合釜中物料在聚合反应中的温度变化，对聚合釜中的聚合反应温度进行控制，其特征在于：在可编程序逻辑控制器(PLC机)中设立反应周期程序控制器、釜温控制器、搅拌速度控制器和盐水控制器，通过釜温梯度变化判断是否活化，并自动设置相应反应周期的期望温度，调节反应釜的搅拌速度和冷却盐水的流量，以控制调节釜温。

在釜温控制器中设置偏差因子、变化率因子、预测因子、滞后因子，其中偏差因子是指偏差因素在釜温控制器输出中的控制分配，变化率因子是指变化因素在釜温控制器输出中的控制分配，预测因子是指预测因素在釜温控制器输出中的控制分配，滞后因子是指决定釜温控制器输出节奏的因子；釜温控制器中有所述各种因子算法；在盐水控制器中设置冷却盐水温度决策表和输出因子，其中输出因子是指釜温控制器在输出搅拌中的控制分配。

用以下方法对聚合釜温度、搅拌器和盐水流量进行控制：

(1).在釜温控制器中设定釜温达到的期望值SP与釜温的实际测定值为PV进行比较得到釜温偏差FE，输入语言变量为釜温偏差FE和釜温偏差变化率DFE，输出语言变量为输出增量ΔU其中

FE＝PV-SP，    PV为实际测定值，SP为设定值 $\mathrm{DFE}=\frac{{\mathrm{FE}}_2-{\mathrm{FE}}_1}{T},$ T为控制周期

输出增量ΔU与输出因子进行计算得到输出值U，分别送到搅拌比较控制器和盐水控制器中；

(2).搅拌比较控制器将得到的输出值U作为搅拌速度的设定值SP′与搅拌速度的实际值PV′进行比较，得到ΔU＝PV′-SP′，将ΔU用步进寻优调节方式调节变频调速器，以调整电机的转速，控制搅拌器的搅拌速度；

(3).盐水控制器将釜温控制器输出值U和盐水入口的温度作为输入，经冷却盐水温度决策表得到输出轴U′，控制盐水阀的开度，以控制盐水的流量。

反应周期程序控制器捕捉温度变化的每一个条件，以判断釜内物料反应处于所在的周期和是否活化，自动设定不同釜温期望值和相应的釜温控制器的多种控制因子。

釜内物料在反应初期时，当开始出现连续升温时即为活化。

本发明的有益效果是：采用模糊控制和人工智能技术，实现聚合生产的全过程的自动化控制(如氯丁橡胶聚合生产)，使其聚合过程釜内温度控制达到工艺要求，能保证产品的质量和产量，杜绝出现废料，提高生产自动化水平，并且操作简单，大大降低工人的劳动强度。

下面以氯丁橡胶聚合生产过程为例，结合附图对本发明做进一步的说明。但本发明不仅限于这些例子。

(四).附图说明

图1为本发明的控制系统方框图；

图2为本发明的工艺流程图。

(五).具体实施方式

参见图1和图2。在可编程序逻辑控制器(PLC机)中设立釜温控制器、搅拌速度控制器和盐水控制器，

用以下方法对聚合釜温度、搅拌器和盐水流量进行控制：

1.在釜温控制器中设定釜温达到的期望值SP与釜温的实际测定值为PV进行比较得到釜温偏差FE，输入语言变量为釜温偏差FE和釜温偏差变化率DFE，输出语言变量为输出增量ΔU，其中

FE＝PV-SP，PV为实际测定值，SP为设定值 $\mathrm{DFE}=\frac{{\mathrm{FE}}_2-{\mathrm{FE}}_1}{T},$ T为控制周期

表1.将各语言变量的基本论域定为以下7级

为使控制器具有一定的鲁棒性在其中设置了以下几个因子：

在釜温控制器中设置偏差因子、变化率因子、预测因子、滞后因子，其中偏差因子是指偏差因素在釜温控制器输出中的控制分配，变化率因子是指变化因素在釜温控制器输出中的控制分配，预测因子是指预测因素在釜温控制器输出中的控制分配，滞后因子是指决定釜温控制器输出节奏的因子。

将测得的釜温偏差FE用偏差因子算法计算、釜温偏差变化率DFE用变化率因子计算后，修正的釜温偏差FE和釜温偏差变化率DFE和滞后因子算法(用滞后因子算法作为步进调节的时间间隔段)、预测因子算法(用预测因子算法对釜温控制器的变化提前作出反应)经模糊运算，根据表1的控制规律得到输出增量ΔU值的变化大小，控制器输出量U(K)＝U(K-1)+ΔU，K为当前时刻，输出增量ΔU与输出因子进行计算得到输出值U，分别送到搅拌比较控制器和盐水控制器中；

2.搅拌速度控制器将得到的输出值U作为搅拌速度的设定值SP′与搅拌速度的实际值PV′进行比较，得到ΔU＝PV′-SP′，速度控制器得出U(K)＝U(K-1)+ΔU，K为当前时刻，用输出U调节变频调速器，以调整电机的转速，控制搅拌器的搅拌速度。

3.在盐水控制器中设置冷却盐水温度决策表和输出因子，其中输出因子是指釜温控制器在输出搅拌中的控制分配。盐水控制器将釜温控制器输出值U和盐水入口的温度作为输入，经冷却盐水温度决策表得到输出值，再将输出因子与输出值进行计算，得到修正后的输出值U控制盐水阀的开度，以控制盐水的流量，其控制规律如表2所示。

          表2.盐水流量控制规律

反应周期程序控制器捕捉温度变化的每一个条件，去掉虚假变化得到真正的温度变化趋势，以判断釜内物料反应处于所在的周期和是否活化，自动设定不同釜温期望值和相应的釜温控制器的多种控制因子。

上述活化的判断方法为：当釜内物料在反应初期时，由于物料在等待反应，故此时釜内温度较低，当反应开始出现连续升温时即为活化。

Claims (5)

1.一种模糊控制的聚合釜温度的全自动控制方法，利用模糊控制理论用工业控制机跟踪聚合釜中物料在聚合反应中的温度变化，对聚合釜中的聚合反应温度进行控制，其特征在于：在可编程序逻辑控制器(PLC机)中设立反应周期程序控制器、釜温控制器、搅拌速度控制器和盐水控制器，通过釜温梯度变化判断是否活化，并自动设置相应反应周期的期望温度，调节反应釜的搅拌速度和冷却盐水的流量，以控制调节釜温。

2.根据权利要求1所述的一种模糊控制的聚合釜温度的全自动控制方法，其特征在于：在釜温控制器中设置偏差因子、变化率因子、预测因子、滞后因子，其中偏差因子是指偏差因素在釜温控制器输出中的控制分配，变化率因子是指变化因素在釜温控制器输出中的控制分配，预测因子是指预测因素在釜温控制器输出中的控制分配，滞后因子是指决定釜温控制器输出节奏的因子；釜温控制器中有所述各种因子算法；在盐水控制器中设置冷却盐水温度决策表和输出因子，其中输出因子是指釜温控制器在输出搅拌中的控制分配。

3.根据权利要求1所述的一种模糊控制的聚合釜温度的全自动控制方法，其特征在于：

(1).在釜温控制器中设定釜温达到的期望值SP与釜温的实际测定值为PV进行比较得到釜温偏差FE，输入语言变量为釜温偏差FE和釜温偏差变化率DFE，输出语言变量为输出增量ΔU其中

FE＝PV-SP，        PV为实际测定值，SP为设定值 $\mathrm{DFE}=\frac{{\mathrm{FE}}_2-{\mathrm{FE}}_1}{T},$ T为控制周期

输出增量ΔU与输出因子进行计算得到输出值U，分别送到搅拌比较控制器和盐水控制器中；

(2).搅拌比较控制器将得到的输出值U作为搅拌速度的设定值SP′与搅拌速度的实际值PV′进行比较，得到ΔU＝PV′-SP′，将ΔU用步进寻优调节方式调节变频调速器，以调整电机的转速，控制搅拌器的搅拌速度；

(3).盐水控制器将釜温控制器输出值U和盐水入口的温度作为输入，经冷却盐水温度决策表得到输出轴U′，控制盐水阀的开度，以控制盐水的流量。

4.根据权利要求1所述的一种模糊控制的聚合釜温度的全自动控制方法，其特征在于反应周期程序控制器捕捉温度变化的每一个条件，以判断釜内物料反应处于所在的周期和是否活化，自动设定不同釜温期望值和相应的釜温控制器的多种控制因子。

5.根据权利要求1所述的一种模糊控制的聚合釜温度的全自动控制方法，其特征在于釜内物料在反应初期时，当开始出现连续升温时即为活化。

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